Full metadata record
DC Field | Value | Language |
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dc.contributor.advisor | Eun, Yong Soon | - |
dc.contributor.author | Park, Jae Geun | - |
dc.date.accessioned | 2017-05-10T08:53:34Z | - |
dc.date.available | 2017-01-18T00:00:00Z | - |
dc.date.issued | 2017 | - |
dc.identifier.uri | http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002326912 | en_US |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/20.500.11750/1497 | - |
dc.description.abstract | This thesis apply robust output feedback model predictive control (ROFMPC) for precision stop control of metropolitan train. For modeling the train, we consider actuation delay of train’s actuator, switching of actuators, nonlinearity of actuator’s saturation, so we consider a train as an nonlinear switching system. However, we consider a train as a uncertain linear system, because it is possible to obtain the exact train's acutator model. Therefore, ROFMPC is selected as controller for precision stop control of a train. We simulate precision stop control of a train with ROFMPC and evaluate the performance of ROFMPC. We compare ROFMPC and output feedback MPC (OFMPC) in performance of precision stop control of train. Also, we test for performance of ROFMPC under uncertain train’s mass and running resistance. Results show that ROFMPC is better than OFMPC and ROFMPC has robustness of uncertain train’s mass and running resistance. Because the state-feedback control's structure is included in robust MPC (RMPC)'s structure, we compare state-feedback control and RMPC in performance of simple model with disturbance. Also, we simulate the precision stop control of train using state-feedback control with state estimation because the result of simulation of comparison of RMPC and state-feedback control shows state-feedback control's step response is similar with RMPC's step response for the simple model with disturbance. As a result, state-feedback control with state estimation is appropriate for precision stop control of train and state-feedback control with state estimation is robust in performance of precision stop control of train under uncertain train's mass and running resistance. ⓒ 2017 DGIST | - |
dc.description.tableofcontents | 1 Introduction 1 -- 1.1 Motivation 1 -- 1.2 Previous work 2 -- 1.3 Approach to precision stop control 3 -- 1.4 Contribution 4 -- 1.5 Thesis outline 4 -- 2 Background information of metropolitan train system 5 -- 2.1 Automatic train control (ATC) 5 -- 2.2 Automatic train operation (ATO) 5 -- 2.3 Car types 5 -- 2.4 Train formation 6 -- 2.5 Precision stop marker (PSM) 6 -- 2.6 Velocity reference generation 7 -- 3 Modeling 9 -- 3.1 Train model 9 -- 3.2 Actuators of a train 11 -- 3.2.1 Traction motor 12 -- 3.2.2 Regenerative brake 13 -- 3.2.3 Air brake 14 -- 3.3 Nonlinearity of actuator’s saturation 15 -- 3.4 Switching of actuator 16 -- 3.5 Running resistance 17 -- 4 Model predictive control review 19 -- 4.1 Introduction 19 -- 4.2 Model predictive control 19 -- 4.3 Output feedback MPC 21 -- 4.4 Robust MPC 22 -- 4.5 Robust output feedback MPC 23 -- 5 Precision stop controller design 25 -- 5.1 Control strategy 25 -- 5.2 Controllability and observability 27 -- 5.3 Output feedback MPC design 28 -- 5.4 Robust output feedback MPC design 29 -- 6 Simulations 31 -- 6.1 Simulation scenario 31 -- 6.2 Reference for simulation 31 -- 6.3 Test for performance of ROFMPC 32 -- 6.4 Comparison of ROFMPC and OFMPC 32 -- 6.5 Test for performance of ROFMPC under uncertain train’s mass 32 -- 6.6 Test for performance of ROFMPC under running resistance 32 -- 6.7 Comparison of Control input and disturbance of train 33 -- 6.8 Calculation time of ROFMPC 33 -- 7 Conclusion 43 -- 8 Further discussion 45 -- 8.1 Introduction 45 -- 8.2 Comparison of RMPC and state-feedback control for simple model 45 -- 8.3 State-feedback control with state estimation for precision stop control of train 47 -- 8.4 Conclusion 48 -- 8.5 Future work 49 -- A Numerical simulation MATLAB codes 51 -- A.1 Precision stop control of train with ROFMPC 51 -- Bibliography 68 |
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dc.format.extent | 69 | - |
dc.language | eng | - |
dc.publisher | DGIST | - |
dc.subject | robust output feedback model predictive control | - |
dc.subject | metropolitan train | - |
dc.subject | precision stop control | - |
dc.subject | nonlinear switching system | - |
dc.subject | 강인 출력 귀환 모델 예측 제어 | - |
dc.subject | 도시철도 | - |
dc.subject | 정위치 정차 제어 | - |
dc.subject | 비선형 스위칭 시스템 | - |
dc.title | Modeling and Precision Stop Control of Metropolitan Train with Robust Output Feedback Model Predictive Control | - |
dc.title.alternative | 열차 모델링과 강인 출력 귀환 모델 예측 제어를 적용한 도시철도 정위치 정차 제어 | - |
dc.type | Thesis | - |
dc.identifier.doi | 10.22677/thesis.2326912 | - |
dc.description.alternativeAbstract | 본 논문은 도시 철도를 위한 정위치 정차 제어에 강인 출력 귀한 모델 예측 제어를 적용하였다. 기차의 모델링을 위하여 우리는 기차의 엑추에이터에 대한 엑추에이션 딜레이, 엑추에이터의 스위칭, 엑추에이터의 포화의 비선형성을 고려하였다. 그래서 우리는 열차를 비선형 스위칭 시스템으로 고려하였다. 하지만 열차의 정확한 엑추에이터 모델을 알 수 없었기 때문에, 우리는 열차를 불확실한 선형 시스템으로 고려하였다. 그래서 강인 출력 귀한 모델 예측 제어가 열차의 정위치 정차를 위한 제어기로서 선정되었다. 우리는 강인 출력 귀환 모델 예측 제어를 시뮬레이션 하여, 강인 출력 귀환 모델 예측 제어의 성능을 평가하였다. 우리는 열차의 정위치 정차 제어에 대한 성능에 대해서 강인 출력 귀환 모델 예측 제어와 출력 귀환 모델 예측 제어를 비교하였다. 또한 우리는 불확실한 열차의 질량과 주행 저항의 영향 아래에서 강인 출력 귀환 모델 예측 제어를 실험하였다. 결과들은 강인 출력 귀환 모델 예측 제어가 출력 귀환 모델 예측 제어보다 열차의 정위치 정차 제어 성능 면에서 더 나음을 확인 하였고, 강인 출력 귀환 모델 예측 제어가 불확실한 열차의 질량과 주행 성능에 대해서 강인함을 확인하였다. 상태 귀환 제어는 강인 모델 예측 제어에 구조적으로 포함되어 있다. 그래서 우리는 상태 귀환 제어와 강인 모델 예측 제어를 방해를 지닌 간단한 모델에 대한 성능에 대해서 비교하였다. 강인 모델 예측 제어와 상태 귀환 제어의 시뮬레이션 결과에서 스텝 반응이 비슷했기 때문에, 우리는 상태 추정을 지닌 상태 귀환 제어를 이용하여 열차의 정위치 정차 제어를 시뮬레이션 하였다. 결과적으로, 시뮬레이션 결과를 통해 상태 추정을 지닌 상태 귀환 제어는 열차의 정위치 정차 제어에 적절함을 확인했고, 상태 추정을 지닌 상태 귀환 제어 또한 불확실한 열차의 질량과 주행 저항의 영향 아래서 강인했음을 확인했다. ⓒ 2017 DGIST | - |
dc.description.degree | Master | - |
dc.contributor.department | Information and Communication Engineering | - |
dc.contributor.coadvisor | Chang, Dong Eui | - |
dc.date.awarded | 2017. 2 | - |
dc.publisher.location | Daegu | - |
dc.description.database | dCollection | - |
dc.date.accepted | 2017-01-18 | - |
dc.contributor.alternativeDepartment | 대학원 정보통신융합공학전공 | - |
dc.contributor.affiliatedAuthor | Park, Jae Geun | - |
dc.contributor.affiliatedAuthor | Eun, Yong Soon | - |
dc.contributor.alternativeName | 박재근 | - |
dc.contributor.alternativeName | 은용순 | - |
dc.contributor.alternativeName | 장동의 | - |