23731

مدلسازي ديناميك رويداد محور يك خط ريلي مترو و كنترل ترافيك با استفاده از كنترل كننده MPC رويداد محور

كارشناسي ارشد

مهندسي كنترل و علائم راه آهن

1396

1399/7/7

دكتر بهمن قرباني واقعي

مهندسي راه آهن

سيستم ريلي در سال هاي اخير به دليل ايمني و هزينه ي كم، با افزايش تقاضا و ازدحام مسافران مواجه گشته است. بنابراين، سعي بر آن است كه از حداكثر توان شبكه ي ريلي جهت حمل و نقل مسافران استفاده گردد كه براي تأمين رضايت آنان نيازمند بازيابي تأخير ها و تنظيم بلادرنگ ترافيك هستيم. در اين پايان نامه به ارائه ي يك مدلسازي رويداد گسسته بر اساس انحراف از زمان اعزام قطار ها در يك مسير رفت و برگشتي مترو پرداخته شده است. در اين مدل غيرخطي، برخلاف مدل هاي معمول مورد استفاده پديده ي انتقال ضربه اي تأخير براي نزديك شدن مدلسازي به عمليات واقعي مترو لحاظ شده است. اين مدل ترافيكي با توجه به تغييرات پارامتر نرخ تأخير مسافران براساس خصوصيات ايستگاه ها و تعداد مسافران داراي عدم قطعيت مي باشد. با هدف بازيابي تأخير، دفع اثر اغتشاشات و به منظور مقابله با اثر عدم قطعيت هاي مدل از كنترل كننده هاي پيش بين مقاوم با استفاده از روش نامساوي ماتريسي خطي استفاده شده است. در طراحي اين كنترل كننده، تابع هزينه اي به كار رفته كه برمبناي كاهش زمان تأخير و تبعيت از سرفاصله ي زماني مورد نظر تعريف شده است. اين كنترل كننده به صورت رويداد محور طراحي شده است و سيگنال كنترل از جنس زمان بر اساس فعال شدن رويداد مشخصي توليد و به سيستم اعمال مي شود. همچنين با توجه به لزوم پياده سازي شرايط واقعي مترو، قيود و محدوديت هاي عملياتي روي سيگنال كنترلي و سرفاصله ي زماني حركت قطار¬ها در خط در نظر گرفته مي شوند. در پايان نتايج شبيه سازي به منظور نمايش عملكرد مناسب مدل و كنترل كننده ارائه گرديده است. در طراحي كنترل پيش بين براي بهينه سازي تابع هزينه از جعبه ابزار Yalmip استفاده شده است.

1399/12/18

Metro traffic modeling and regulation using an event-triggered Robust Model Predictive Control approach

9/29/2021 12:00:00 AM

In the recent years, railway system has an increased demand due to safety and low cost. To satisfy the passengers, we need to delay recovery methods and real-time traffic regulation. In this paper, a discrete event traffic model for metro loop lines based on the deviations from predefined departure times is introduced. In contrary to previous models, this nonlinear model considers the transfer of knock-on delay from one train to another. The model also includes uncertainty because of variation in passengers’ demand and stations’ features over the course of a day work. The nonlinear uncertain traffic model is approximated by a linear uncertain model that facilitates design of a robust model predictive controller using LMI’s. Control’s objective is reduction in time delays and headway regulation due to nominal schedules. The controller is designed as event-triggered and control signal is generated from time based on the activation of a specific event, and it avoids unnecessary sampling and control efforts and reduces wasting communication and computing resources. The robust model predictive controller (RMPC) is employed to compensate disturbances and regulate traffic in the presence of operational constraints. Simulation results are presented to show the effectiveness of the model and proposed control approach. YALMIP toolbox is used to design the RMPC.

ديناميك ترافيك , مدل رويداد گسسته , بازيابي تأخير , تنظيم سرفاصله ي زماني , كنترل پيش بين مقاوم , كنترل رويداد محور , محدوديت هاي عملياتي

Traffic regulation , Discrete event model , Delay recovery , Headway regulation , Robust MPC , Event-triggered control , Operational constraints