Un enfoque de control predictivo distribuido para un conjunto de trenes virtualmente acoplados con mecanismo adaptativo y optimización por enjambre de partículas
Autores: He, Zhiyu; Hou, Zhuopu; Xu, Ning; Liu, Dechao; Zhou, Min
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un enfoque de control predictivo distribuido para un conjunto de trenes virtualmente acoplados con mecanismo adaptativo y optimización por enjambre de partículas
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Acoplamiento virtual
Control predictivo distribuido
Mecanismo adaptativo
Restricciones
Optimización por enjambre de partículas
Capacidad ferroviaria
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La tecnología de acoplamiento virtual (VC), que determina el intervalo seguro entre trenes basado en la distancia relativa de frenado, ofrece una solución prometedora al permitir intervalos de seguimiento de trenes más estrechos pero seguros a través de estrategias avanzadas de comunicación y control. Este artículo se centra en abordar el problema de control de trenes virtualmente acoplados (VCTS) dentro del marco del control predictivo distribuido del modelo (DMPC), en el que el modelo de dinámica del tren incorpora incertidumbres en la resistencia básica y entradas de control, con un mecanismo adaptativo (ADM) diseñado para limitar errores causados por perturbaciones externas. Se establece una función de costo multiobjetivo, considerando el error de posición, el error de velocidad y la comodidad del viaje, mientras que se imponen restricciones como la saturación del actuador, los límites de velocidad y la distancia segura de seguimiento. La optimización por enjambre de partículas (PSO) se emplea para resolver globalmente el problema de optimización no convexo. Experimentos de simulación validan la efectividad del método propuesto, demostrando la operación estable de VCTS bajo varias condiciones iniciales y la capacidad para manejar incertidumbres a través del mecanismo adaptativo. Los resultados muestran que el enfoque DMPC propuesto reduce significativamente los errores de seguimiento y mejora la comodidad del viaje, resaltando su potencial para mejorar la capacidad ferroviaria y la eficiencia operativa.
Descripción
La tecnología de acoplamiento virtual (VC), que determina el intervalo seguro entre trenes basado en la distancia relativa de frenado, ofrece una solución prometedora al permitir intervalos de seguimiento de trenes más estrechos pero seguros a través de estrategias avanzadas de comunicación y control. Este artículo se centra en abordar el problema de control de trenes virtualmente acoplados (VCTS) dentro del marco del control predictivo distribuido del modelo (DMPC), en el que el modelo de dinámica del tren incorpora incertidumbres en la resistencia básica y entradas de control, con un mecanismo adaptativo (ADM) diseñado para limitar errores causados por perturbaciones externas. Se establece una función de costo multiobjetivo, considerando el error de posición, el error de velocidad y la comodidad del viaje, mientras que se imponen restricciones como la saturación del actuador, los límites de velocidad y la distancia segura de seguimiento. La optimización por enjambre de partículas (PSO) se emplea para resolver globalmente el problema de optimización no convexo. Experimentos de simulación validan la efectividad del método propuesto, demostrando la operación estable de VCTS bajo varias condiciones iniciales y la capacidad para manejar incertidumbres a través del mecanismo adaptativo. Los resultados muestran que el enfoque DMPC propuesto reduce significativamente los errores de seguimiento y mejora la comodidad del viaje, resaltando su potencial para mejorar la capacidad ferroviaria y la eficiencia operativa.