مدلسازي ديناميكي و كنترل سيستم پانتوگراف قطارهاي پرسرعت

كارشناسي ارشد

پانتوگراف يكي از مهم‌ترين اجزاي انتقال برق به قطار مي‌باشد كه توسط آن مي‌توان برق را از شبكه بالاسري به قطار منتقل نمود. ارتباط دائم پانتوگراف با شبكه برق و ثبات در نيروي تماسي بين آن‌ها به‌خصوص در قطارهاي پر سرعت، تحت هر شرايطي بسيار مهم بوده و نيازمند توجه مي‌باشد. براي دست‌يابي به اين هدف لازم است مدل دقيقي از ديناميك سيستم پانتوگراف و شبكه بالاسري در دسترس باشد. يكي از مواردي كه در مدل سازي ديناميكي بايستي مورد توجه قرار بگيرد رفتار غيرخطي رأس پانتوگراف در زمان حركت قطار در سرعت هاي بالا مي‌باشد و اين رفتار غيرخطي قابل اغماض نمي‌باشد. براي اين منظور بايد در مدل ديناميكي راًس پانتوگراف، فنري غيرخطي جايگزين فنر خطي شود كه درنتيجه اين عمل باعث غيرخطي شدن ديناميك سيستم پانتوگراف و شبكه بالاسري مي‌شود. از طرفي، در ساختار شبكه بالاسري از سيم‌هايي به نام دراپر كه سيم حامل را به سيم تماسي متصل مي‌سازد، استفاده مي‌شود كه همين دراپرها منبعي براي جرم و فنر و ميرايي در شبكه بالاسري مي‌باشند و در طول هر دهانه تغيير مي‌كنند. بنابراين مدل ديناميكي شبكه بالاسري داري عدم قطعيت مي‌باشد. در اين پايان‌نامه هدف ثابت نگه‌داشتن نيروي تماسي بين پانتوگراف و سيم‌هاي برق شبكه بالاسري در يك سطح مطلوب با درنظر گرفتن عدم قطعيت براي شبكه بالاسري و مدل غيرخطي براي راًس پانتوگراف مي‌باشد. بنابراين، ابتدا ديناميك سيستم پانتوگراف به‌صورت غيرخطي مدل‌سازي شده و معادلات ديناميكي آن استخراج شده است. سپس كنترل كننده‌هاي ‌PI، مدلغزشي براي حالت بدون اغتشاش خارجي و كنترل كننده‌ي مدلغزشي – تطبيقي با وجود اغتشاش خارجي، طراحي گشته و پايداري سيستم اثبات شده است. در نهايت عملكرد كنترل كننده‌ها بر روي سيستم پانتوگراف با ملاحظات عملي شبيه‌سازي شده و مورد تاييد قرار گرفته است.

189763

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي كنترل و علائم

دكتر بهمن قرباني واقعي