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문제 정의
- 본 논문에서는 도시철도 차량의 자동주행시 소비되는 에너지 최소화를 목적으로 전동열차 모델링을 통해 도시 철도 차량 자동주행 제어에 최적제어 기를 적용하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 논문에서는 속도패 턴을 변경 하여 소비 되는 주행에너지를 평가하는 연구와는 달리 자동주행 제어에 쓰이는 제어기로 최적제어기5)를 사용하여 소비되는 주행에너지를 최소화하고자 한다. PID 제어기는 하나의 제어인자(기준 값 추종)만 제어할 수 있는 반면에 최적제어기는 두 가지 제어인자(기준 값 추종, 주행 소비 에너지 최소화)를 제어할 수 있다.
가설 설정
- 가상의 A역과 B역간의 거리는 1300m이며, 곡선과 구배는 없다고 가정하며, A역을 출발한 전동열차가 0.8m/sec2(2.88km/h/sec)의 가속도로 25초간 운행하여 속도20m/sec(72km/h)로40초간 등속 운행 후 0.8m/sec2(2E8km/h/sec)의 감속도로 25초간 운행하여 B역에 도착하는 것으로 열차 목표속도 기준 값 (W을가정한다.
- 본 논문에서 사용한 대상 시스템으로서의 열차 모델은 점 질 량(point mass)을 가정 한 모델이다. 뉴우턴의 운동방정식을 토대로 이 점질량의 시간에 따른 위치와 속도에 대한 미분방정식을 세우면 식 (1) 과 같다.
- 추종하고자 하는 열차위치 기 준 값(rd)과 열차 목표속도 기 준 값(W을 Fig. 2, Fig. 3 과 같이 가정 한다.
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