Construction of the Optimal Control Strategy for an Electric-Powered Train
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Předložená disertační práce se zabývá popisem charakteru optimální strategie řízení pro elektrický vlak a výpočtem přepínacích okamžiků mezi jednotlivými optimálními jízdními režimy pro standardní typy odporové funkce. S využitím Pontrjaginova principu a souvisejících nástrojů teorie optimálního řízení odvodíme optimální strategii řízení a rovnice pro výpočet přepínacích okamžiků včetně odpovídajících rychlostních profilů. Kromě základního tvaru úlohy o energeticky optimální jízdě vlaku budeme uvažovat i její modifikace zahrnující globální rychlostní omezení, sklon trati i časově-energeticky optimální řízení vlaku. Navíc uvedeme i analýzu řešení s využitím teorie nelineární parametrické optimalizace. Důraz je kladen na exaktní tvar řešení s minimálním využitím numerických metod.
This thesis deals with the description of the nature of optimal driving strategy for an electric-powered train as well as the calculation of switching times of optimal driving regimes for standard types of resistance function. We apply the Pontryagin principle and related tools of optimal control theory to develop the optimal driving strategy and to derive equations for computation of switching times and the corresponding speed profiles. Besides the basic form of the energy efficient train control problem we consider also its modifications including the global speed constraint, track gradient as well as time-energy efficient train control. Moreover, we analyse also the solution with use of the theory of nonlinear parametric programming. The emphasize is put on exact forms of solutions with a minimal use of numerical methods.
This thesis deals with the description of the nature of optimal driving strategy for an electric-powered train as well as the calculation of switching times of optimal driving regimes for standard types of resistance function. We apply the Pontryagin principle and related tools of optimal control theory to develop the optimal driving strategy and to derive equations for computation of switching times and the corresponding speed profiles. Besides the basic form of the energy efficient train control problem we consider also its modifications including the global speed constraint, track gradient as well as time-energy efficient train control. Moreover, we analyse also the solution with use of the theory of nonlinear parametric programming. The emphasize is put on exact forms of solutions with a minimal use of numerical methods.
Description
Keywords
Časově-energeticky optimální řízení vlaku, Optimální strategie řízení, Pontrjaginův princip, Kritický parametr, Nelineární parametrická optimalizace, Přepínací okamžiky, Odporová funkce, Rychlostní profil, Time-energy efficient train control, Optimal driving strategy, Pontryagin principle, Critical parameter, Non-linear parametric optimization, Switching times, Resistance function, Speed profile
Citation
POKORNÝ, P. Construction of the Optimal Control Strategy for an Electric-Powered Train [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2010.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Aplikovaná matematika
Comittee
prof. RNDr. Jan Franců, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Jaromír Kuben, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Roman Šimon Hilscher, DSc. (člen)
doc. RNDr. Václav Tryhuk, CSc. (člen)
Date of acceptance
2010-04-23
Defence
Práce představuje významný příspěvek do teorie energetické optimalizace. Získané výsledky byly aplikovány na problém optimálního řízení elektrického vlaku.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení