Online optimization of a preview controller - structure and algorithms

• Autorzy: Luckel J. , Munch E. , Vocking H. , Hestermeyer T.

Warianty tytułu

PL

Bieżąca optymalizacja sterowania typu "preview", jego struktura i algorytmy optymalizacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Active suspension systems are used to increase ride comfort and safety of vehicles. Optimal results can be achieved if disturbances from the track are known in advance. Usually, this causes a problem as track excitations cannot be measured until they take effect on the vehicle. Here, we present an approach to disturbance compensation for railway vehicles coupled in a network. Information on stationary arising track disturbances are gathered by vehicles and stored locally at track sections. By repeated runs over a respective section this information is iteratively optimized and can be used for the disturbance compensation in subsequent vehicles. The developed optimization algorithm is described. Design criteria are derived from digital control theory. The procedure was implemented on a testbed for a semi-vehicle with three degrees of freedom, where its usability was proved. The results are discussed and, finally, some aspects of generalization are considered.

PL

Układy zawieszeń aktywnych stosowane są w celu zwiększenia komfortu i bezpieczeństwa ruchu pojazdów. Optymalne parametry pracy takich zawieszeń uzyskuje się, gdy zaburzenia od drogi znane są z góry. Zwykle jednak zaburzenia te mogą być dopiero zmierzone, gdy zaczynają już oddziaływać na pojazd. W pracy zaprezentowano metodę kompensacji zakłóceń ruchu na przykładzie pojazdów szynowych poruszających się w sieci. Informacje o nierównościach toru pojawiających się stacjonarnie zbierane są i przechowywane dla poszczególnych sekcji toru. Poprzez kolejne przejazdy pociągów wzdłuż tych sekcji informacje są iteracyjnie optymalizowane tak, aby mogły zostać wykorzystane przez następny pociąg. W artykule opisano zaproponowany algorytm optymalizacji. Kryteria strukturalne procedury zaczerpnięto z teorii sterowania cyfrowego. Algorytm wdrożono do stanowiska doświadczalnego modelu pociągu o trzech stopniach swobody. Badania pokazały skuteczność wprowadzonej metody sterowania. Rezultaty badań przedyskutowano także pod kątem możliwości ich uogólnienia na inne typy pociągów.

Słowa kluczowe

EN

mechatronics; learning; distributed optimization; active suspension; railway systems

PL

mechatronika; nauczanie; dystrybucja optymalizacji; aktywne zawieszenia; koleje

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 43 nr 3
• Strony: 575--591
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Luckel J.

• University of Paderborn

autor

Munch E.

• University of Paderborn

autor

Vocking H.

• University of Paderborn

autor

Hestermeyer T.

• University of Paderborn

Bibliografia

• 1. Bronstein I.N., Semendjajew K.A., Musiol G., Muhlig H., 1995, Taschenbuch der Mathematik, Verlag Harri Deutsch, Thun, Frankfurt am Main
• 2. Donahue M.D., 2001, Implementation of an Active Suspension, Preview Controller for Improved Ride Comfort, M.Th., The University at Berkeley
• 3. Foellinger O., 1994, Regelungstechnik, Einfuhrung in die Methoden und Imre Anwendungen, Huthig GmbH, Heidelberg
• 4. Hanselmann H., 1984, Diskretisierung kontinuierlicher Regler, Regelungstechnik, 32, 10
• 5. Hestermeyer T., 2003, Railcab { an integrative system for the 21st century, Urban Tranport International, 50, Nov./Dec., 24-25
• 6. Hestermeyer T., Ettingshausen C., Schlautmann P., 2003, Aktive Federung fur Schienenfahrzeuge { Systemaufbau, Regelung und Realisierung, 5. VDI-Mechatroniktagung, Fulda, Germany
• 7. Hestermeyer T., Munch E., Oberschelp O., 2004, Sollbahn-Planung fur schienengebundene Fahrzeuge, Numerical Analysis and Simulation in Vehicle Engineering, VDI-Berichte 1846, Wurzburg, 137-158
• 8. Ioannou P., 1998, Evaluation and Analysis of Automated Highway System Concepts and Architectures, California PATH Research Report UCB-ITS-PRR-98-12, University of Southern California
• 9. Jaker K.P., 1990, Entwicklung realisierbarer hierarchischer Kompensatorstrukturen fur lineare Mehrgro_ensysteme mittels CAD, VDI-Fortschritt-Berichte, Reihe 8, 243, Dusseldorf, VDI-Verlag
• 10. Liu-Henke X., Luckel J., Jaker K.-P., 2002, An active suspension/tilt system for a mechatronic railway carriage, Journal of IFAC, Control Engineering Practice, 10, 991-998
• 11. Munch E., Hestermeyer T., Oberschelp O., Scheideler P., Schmidt A., 2004, Distributed optimization of reference trajectories for active suspension with multi-agent systems, European Simulation Multiconference 2004 {Networked Simulations and Simulated Networks, Magdeburg, Germany, 343-350
• 12. Rutz R., 1987, Entwurf eines komplexen Mehrgrossenreglers fur die aktive Federung eines gelandegangigen Nutzfahrzeuges, M.Th., MLaP, University of Paderborn
• 13. Streiter R., Boller M., Riege B., Schneider R., Himmelstein G., 2001, Active lateral suspension for high speed trains { a step towards the mechatronic bogie, World Congress on Railway Research, Cologne, Germany
• 14. Zanella M., Lehmann T., Hestermeyer T., Pottharst A., 2002, Deterministic and high-performance communication system for the distributed control of mechatronic systems using the IEEE1394a, World Computer Congress, Stream 7, DIPES, Montreal