In dieser Arbeit wird die Entwicklung von zwei selbstoptimierenden Reglern für die aktive Spurführung eines neuartigen Schienenfahrzeugs (RailCab) vorgestellt. Mithilfe aktiv lenkbarer Achsen kann der mit einer passiven Spurführung verbundene Kompromiss zwischen Verschleiß und Laufstabilität überwunden werden. Durch die Selbstoptimierung wird der Regler zur Laufzeit so an die jeweilige Situation angepasst, dass die Stellenergie und die Regelgüte unabhängig von der Amplitude der Störungen sind und so z. B. auf bestimmte feste Werte eingestellt werden können. Der erste Regleransatz basiert auf der Vorsteuerung von modellprädiktiv optimierten Trajektorien, die mit einem P-Regler stabilisiert werden. Bei der zweiten Methode wird die Rückführungsmatrix eines vollständigen Zustandsreglers situationsabhängig optimiert. Beiden Methoden gemeinsam ist das Konzept der "Selbstoptimierung durch Mehrzieloptimierung". Dabei wird zunächst für alle Anforderungen ein separates Gütekriterium formuliert. Danach wird das Mehrzieloptimierungsproblem durch die mathematische Formulierung der gewünschten Relation zwischen den Anforderungen in ein skalares Optimierungsproblem überführt. Diese Vorgehensweise ist sehr allgemein und lässt sich auf viele andere Regelungsaufgaben übertragen.
In this thesis, the development of two self-optimizing controllers for the active guidance of an innovative rail vehicle (RailCab) is presented. Using actively steerable axles, the compromise between abrasive wear and stability that is inherent to passive guidance can be suspended. A self-optimization algorithm adjusts the controller at runtime to the current situation such that the actuation energy and the controller performance are no longer affected by disturbances. The first controller concept comprises a feed forward control of model based optimized trajectories that are stabilised by a proportional feedback controller. The second concept is based on a linear state feedback controller where the feedback law is optimized at runtime. Both methods share the concept of "self-optimization by multi-objective optimization". In multi-objective optimization, all requirements are formulated as a separate criterion. Subsequently, a scalar optimization problem is derived by mathematically defining the desired quantitative relation between the separate objectives. This approach is not limited to any one controller design method.
Selbstoptimierende Spurführung für ein neuartiges Schienenfahrzeug
Self-optimizing controller for the active guidance of an innovative rail vehicle
2014
215 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Theses
German
Die supraleitende Magnetschwebebahn - ein neuartiges Schienenfahrzeug
IuD Bahn | 2003
|Neuartiges Schwerlast-Schienenfahrzeug der Deutschen Bundesbahn
Tema Archive | 1970