طراحی پروفیل بهینه سرعت قطار و کنترل آن به کمک الگوریتم لاگرانژ و کنترل مقاوم (∞)H

دستیابی به پروفیل بهینه سرعت قطار با هدف کاهش مصرف انرژی و راهبری خودکار آن با هدف مواجهه باعدم قطعیت های احتمالی و اغتشاشات خارجی، موضوعاتی حیاتی در زمینه سیستم های حمل و نقل ریلی می باشند. در اینمقاله، از الگوریتم کلاسیک لاگرانژ با هدف تولید پروفیل بهینه سرعت قطار با در اختیار داشتن اطلاعات مدل دینامیکیآن، استفاده می شود. برای این منظور، با در نظر گرفتن برخی مشخصه های قطار همچون محدودیت سرعت قطار، اطلاعاتشیب مسیر و برخی داده ها مربوط به حداکثر نیروهای ترکشن و ترمزگیری، معادله همیلتونیون استخراج می شود. سپس،با تعیین شرایط بهینگی متناظر با حل معادله مذکور، تعدادی معادله دیفرانسیل مرتبه اول بر مبنای مدهای عملیاتی قطاربدست می آیند که با حل آنها در هرلحظه، پروفیل نهایی سرعت قطار تعیین می شود. این پروفیل بهینه به عنوان ورودیمرجع سرعت در برنامه کنترل دینامیکی استفاده می شود. برنامه کنترلی پیشنهادی برای راهبری خودکار، بر مبنای کنترلمقاوم (∞)H می باشد. برای فرموله کردن قوانین کنترل ترکشن و ترمزگیری، نخست بخش خطی دینامیک قطار تفکیک شدهو بخش غیرخطی به عنوان عدم قطعیت در نظر گرفته می شود. سپس، مسیله ردیابی به یک مسیله تنظیم با در نظر گرفتننرخ انحراف حالت ها و سیگنال های کنترلی از مقادیر عملکردی خود؛ تبدیل می شود. قانون کنترل (∞)H شامل دو بخشاساسی است: بخش جبرانساز و فیدبک حالت. بخش نخست معرف یک جبرانساز انتگرالی با هدف حذف خطای حالت دایمو بخش دوم با هدف تضمین پایداری و بهبود رفتار گذاری پاسخ سرعت حلقه بسته طراحی می شود. بهره های کنترلی بر اساس حل یک مسیله نامساوی ماتریسی خطی که متناظر با حل یک مسیله کنترل (∞)H است، استخراج می شوند. عملکرد الگوریتم پیشنهادی بر مبنای دیدگاه هایی چون دقت و سرعت عملکرد پاسخ های حلقه بسته و مواجهه با عدم قطعیت مورد ارزیابی و تحلیل قرار می گیرد.

کلیدواژه ها:

پروفیل بهینه سرعت قطار ، الگوریتم لاگرانژ ، کنترل مقاوم (∞)H ، عدم قطعیت