Optimal Control of Pantograph-Catenary System Based on Parametric Identification

Optimal Control of Pantograph-Catenary System Based on Parametric Identification This article continues research on the pantograph-catenary system started in the previous papers [1], [2]. The main purpose of the study is to use a computer of high-speed train to optimize the pantograph-catenary system by reducing power consumption when basic parameters of pantograph and catenary (contact network) change over time randomly. A linear model of pantograph-catenary system is considered where the upper and lower blocks of pantograph and catenary are modelled using lumped masses, springs and shock absorbers. The input and output system signals are measured when the train moves. These signals are processed by parametric identification algorithms to determine current values of system matrices. State matrices are used in Riccati equation to calculate controller coefficients. Adaptive controller provides dynamic stability of the system when its parameters change over time, and the system is subject to random external perturbations. Sistēmas "pantogrāfs - strāvas uztvērējs" optimālā vadība ar parametriskas identifikācijas metodēm Šajā darbā tiek apkopoti sistēmas "pantogrāfs - strāvas uztvērējs" pētīšanas rezultāti, kas ir iepriekšējā raksta turpinājums. Šī pētījuma galvenais mērkis bija ātrvilciena datora ciešā izmantošana sistēmas "pantogrāfs - strāvas uztvērējs" funkciju optimizācijai, lai samazinātu energijas patērinu pantogrāfa un strāvas uztvērēja pamatparametru izmainas laikā. Tiek aplūkots sistēmas "pantogrāfs - strāvas uztvērējs" lineārais modelis, kurā pantogrāfa un kontaktu tīkla augšējais un apakšējais bloki tiek veidoti, nemot vērā sadalītās masas, atsperes un amortizatorus, kuras parametri mainās nejauši. Šīs sistēmas īpašā nozīme saistīta ar to, ka ātrvilciena kustības gadījumā notiek ieejas un izejas signālu mērījumi un, pamatojoties uz šo signālu pārstrādi ar speciālo parametru identifikācijas algoritmu, tiek veidots pantogrāfa kontrollera algoritms. Pamatojoties uz pašreizējo vērtību sistēmas parametru novērtējumiem, aprēķina kontrollera koeficientu optimālās vērtības, izmantojot Rikati vienādojumu. Sistēmas adaptīvais kontrollers nodrošina nepieciešamās dinamiskās īpašības sistēmas parametru nejaušas izmaiņas brīžu un ārējo traucējumu gadījumos. Izstrādātās programmas, kuras īsteno mērījumu informācijas algoritmu, kā arī parametriskās identifikācijas un adaptīvā kontrollera algoritmu, neizvirza jaunas prasības elektrovilcienu pantogrāfa skaitļošanas kompleksam. Оптимальноеуправлениесистемойпантограф-токоприемниксиспользованиемпараметрическойидентификации В статье излагаются результаты исследования системы пантограф-токоприемник как продолжение предыдущей работы. Основная цель проведенного исследования состояла в том, чтобы максимально использовать компьютер скоростного электропоезда для оптимизации функционирования системы пантограф-токоприемник с целью уменьшения расхода электроэнергии при случайном изменении основных параметров пантографа и токоприемника во времени. Рассматривается линейная модель системы пантограф-токоприемник, где верхний и нижний блоки пантографа, а также токоприемника, моделируются с учетом сосредоточенных масс, пружин и амортизаторов, параметры которых изменяются во времени случайным образом. Особенность построения этой системы заключается в том, что при движении поезда осуществляется измерение входных и выходных сигналов системы и на основании обработки этих сигналов с использованием специальных алгоритмов параметрической идентификации формируется алгоритм контроллера пантографа. На основе оценок текущих значений параметров системы вычисляются оптимальные значения коэффициентов контроллера пантографа с использованием уравнения Риккати. Адаптивный контроллер системы обеспечивает требуемые динамические характеристики системы при случайных изменениях параметров системы и внешних ударных воздействиях при ее функционировании. Разработанные программы, реализующие основные алгоритмы обработки измерительной информации, параметрической идентификации и адаптивного контроллера не предъявляют новых требований к вычислительному комплексу пантографа электропоезда.