عنوان انگلیسی مقاله:

A high speed railway control system based on the fuzzy control method

ترجمه عنوان مقاله: سیستم كنترل قطارهای پر سرعت بر اساس روش كنترل فازی

$$$: فقط 9500 تومان

سال انتشار: 2013

تعداد صفحات مقاله انگلیسی: 10 صفحه

تعداد صفحات ترجمه مقاله: 28 صفحه

منبع: الزویر و ساینس دایرکت

نوع فایل: word

http://modir123.com/photo%20site/D-modir123.com%20_2_.png دانلود مقاله

 

ترجمه چکیده

این مقاله بر اساس روش كنترل فازی سیستم كنترلی برای قطارهای پرسرعت ارائه می كند. سیستم كنترل فازی قطارهای پرسرعت طبق تجربه و دانش خبرگان در نرم افزار متلب طراحی شده است. در ابتدا متغیرهای ورودی و خروجی در فرایند فازی سازی، فازی شده اند. سپس تابع عضویت طراحی شده است و به طور مفصل درباره قواعد كنترل (كه مطابق با دانش خبرگان ارائه شده اند) بحث شده است. بحث درباره حداكثر سرعت و  نیروی كشش با جزئیات مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت، فرایند غیر فازی سازی می تواند نتایج را برای كنترل قطارهای پرسرعت به طور مستقیم تولید كند. نتایج نشان داد كه سیستم كنترل فازی در فرایند كنترل قطارهای پرسرعت اثربخش و دقیق عمل می كند.

كلیدواژه ها: قطار پرسرعت، كنترل فازی، فازی سازی، تجربه خبرگان، سیستم كنترل

ترجمه مقدمه

توسعه قطارهای پرسرعت در دنیا (به خصوص در چین) در سال های اخیر شتاب زیادی گرفته است (آنتولین و همكاران، 2003؛ فنگ، 2011؛ ژو و همكاران، 2013). سرعت قطارها بیشتر و بیشتر شده است و در اواخر سال 2010 حتی به 486 كیلومتر در ساعت رسیده است. با افزایش حداكثر سرعت، نیروی كشش بیشتر و روش كنترل بسیار ضروری خواهد بود. با رواج خطوط قطارهای پرسرعت در دهه گذشته، توجه به این موضوع افزایش یافته است. پژوهش ها نشان داده است كه در كنار افزایش سرعت، لرزش های گسترده تری نیز به وجود خواهد آمد كه باعث ایجاد مشكلات مختلف نظیر ناراحتی مسافران، خارج شدن قطار از ریل و غیره می شود (روكا، هنریكس و كالكادا، 2012؛ سان، دوان، ژیونگ و ژانگ، 2012).

امروزه روش های كنترل قطارهای پرسرعت در دنیا را می توان به دو نوع تقسیم كرد: یكی از روش ها كنترلی است كه اساساً به كمك تجهیزات و عملیات انسانی وابسته است (نظیر قطارهای پرسرعت در ژاپن)؛ روش دیگر عمدتاً به عملیات انسانی وابسته است (نظیر راه آهن فرانسه). روش كنترل در چین عمدتاً به عملیات انسانی وابسته است. اپراتور باید پارامترهای مختلف را در تمام جنبه ها در نظر بگیرد و روش مناسب شتاب گرفتن و ترمز كردن را انتخاب كند. تجربه اپراتور تأثیر مهمی بر وضعیت هدایت قطار دارد. در عملیات واقعی، چند عامل تغییرپذیر نظیر تعداد مسافران، وضعیت خطوط فعال یا شرایط تصادفی می توانند عملكرد هدایت قطار و عملكرد ترمز را تعیین كنند. بنابراین، روش های كنترل سنتی با نیاز به حركت با سرعت بالا تناسب ندارند. طراحی چند روش كنترل جدید و اثربخش كه بتوانند با تقاضای واقعی متناسب باشند ضروری است.

روش كنترل فازی مزایای مشخصی در كنترل سیستم غیر قطعی دارد و می توان از آن در سیستم كنترل قطارهای پرسرعت استفاده كرد. كنترل فازی اساساً مبتنی بر شناخت و تجربه اپراتور انسانی و گاهی اوقات شناخت و تجربه خبره، طراح یا پژوهشگر است (آیسائویی و همكاران، 2013؛ برنا و همكاران، 2011؛ رن، دوان، لی و فیلیپ چن، 2013؛ شن و یه، 2013؛ ژو، زولوتاس و گودال، 2011). متغیرهای فازی مقادیری دارند كه از طریق متغیرهای زبانی نظیر كم، زیاد، متوسط، سریع تر، كُند تعریف می شوند. هر یك از متغیرها از طریق تابع عضویتی تعریف می شوند كه به تدریج تغییر می كنند (چن، 2013؛ التامالی و فرح، 2013؛ هسیائو، 2013؛ هسو، لین و یه، 2013؛ لام و لابر، 2013؛ اونیوا، گودوی، ویلاگرا، میلانس و پرز، 2013). قواعد فازی اساساً استراتژی كنترل سیستم كنترل خبره هستند. این قواعد معمولاً از تجربیات، دانش یا ابتكارات خبرگان به دست می آید؛ این قواعد حاوی مجموعه ای از جملات شرطی فازی است كه به شكل مجموعه ای از قواعد اگر-آنگاه بیان می شود (بولكرون، تاجینب، سعد و فارزا، 2010؛ داس، پن و داس، 2013؛ پن، ژو، سان، سان و ار، 2013؛ تانگ و اوجان، 2013).

بر اساس مشاهدات فوق، این مقاله مسئله روش های كنترل قطارهای پرسرعت را بررسی می كند و سپس درباره پارامترهای تأثیرگذار بر فعالیت قطارها صحبت می كند و روش كنترل  فازی را در كنترل قطارهای پرسرعت به كار می گیرد.

در 9 بخش بعدی درباره این مقاله بحث می شود. بخش 2 روش سیستم كنترل فازی را معرفی می كند. در بخش 3 درباره اهداف كنترل در سیستم كنترل فازی قطارها صحبت می شود. بخش 4 با فرایند فازی سازی در سیستم كنترل سر و كار دارد. در بخش های 5، 6 و 7 به ترتیب درباره تابع عضویت، قواعد كنترل فازی و رابطه فازی بحث می شود. در بخش 8 درباره استنتاج فازی و فرایند غیر فازی سازی سیستم بحث می شود. در بخش 9 به طور مفصل درباره تحلیل كل سیستم و شبیه سازی صحبت می شود و در نهایت برخی از نتایج در بخش 10 خلاصه می شود.

ترجمه نتیجه گیری

این مقاله یك سیستم كنترل فازی را در سیستم قطارهای پرسرعت پیشنهاد می كند. پروژه قطارهای پرسرعت پروژه ای عظیم است كه از تركیب چندین رشته، چند حوزه و فناوری های بسیار جدید به وجود آمده است. سیستم كنترل قطارهای پرسرعت در فرایند عملیات قطارها حائز اهمیت است. این مقاله نظریه اصلی كنترل فازی و دانش خبرگان را معرفی كرد و سپس یك سیستم كنترل فازی جدید را پس از تركیب سیستم كنترل فازی پیشنهاد كرد. شبیه سازی دقیق در نرم افزار متلب انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد كه سیستم كنترل فازی در فرایند كنترل قطارهای پرسرعت موثر و دقیق عمل می كند. قواعد استنتاج فازی متناظر با تجربیات و دانش خبرگان هستند.

Abstract

This paper proposed a high-speed railway control system based on the fuzzy control method. The fuzzy control system of the high-speed railway is designed in the Matlab software according to the expert experience and knowledge. At first the input and output variables have been fuzzified in the fuzzification process. Then the membership function is designed and the control rules are discussed in detail bring into correspondence with expert knowledge. The parameters discussion about the maximum speed and traction effort are studied in detail. Finally, the defuzzify process can output the results directly to control the high speed railway train. The results indicated that the fuzzy control system is effective and accurate in the high speed railway control process.
Keywords: High speed railway; Fuzzy control; Fuzzification; Expert experiences; Control system

Introduction

High speed railway development in the world especially in China has been travelling on a fast lane in recent years (Antolín et al., 2013; Feng, 2011; Zhou et al., 2013). The train speed has in creased faster and faster, even to 486 km/h in late 2010. With the maximum speed raised, higher traction effort and the control method are emergency required. With the generalization of high speed railway lines in the last decade, the interest in this themehas grown. Research has shown that along with the high speed, excessive vibrations will occur and lead to several problems (Rocha, Henriques, & Calçada, 2012; Sun, Duan, Xiong, & Zhang, 2012), such as uncomfortable of the passengers, derailment, etc. Nowadays, the control methods of the high speed railway in the world can be divided into two kinds: one is the control manner mainly depend on the equipment and human operation for the assistant, such as the high speed railway in Japan; the other is mainly depend on human operation, represented by railways inFrance. The control method in China is mainly depending on the human operation. The operator should consider several parameters in every aspects, and choose suitable accelerate or brake manner. The experience of the operator has important influence on the train running states. In the real operation, some changeable factors, such as how many passengers, the running line states orthe random situation, can determine the train driving performance and brake performance. Therefore, the traditional control methods cannot fit the high speed running need. It is necessary to develop some new and effective control methods which can fit the real demands. The fuzzy control method has obvious advantageous in the uncertain system control, and can be introduced in the high speed railway control system. A fuzzy control essentially embeds the intuition and experience of a human operator, and sometimes those of an expert, designer or researcher (Aissaoui et al., 2013; Brenna et al., 2011; Ren, Duan, Li, & Philip Chen, 2013; Shen & Ye, 2013; Zhou, Zolotas, & Goodall, 2011). The fuzzy variables have values which are defined by linguistic variables such as low, high, medium, faster, slow. Each of the variables is defined by a gradually varying membership function (Chen, 2013; Eltamaly & Farh, 2013; Hsiao, 2013; Hsu, Lin, & Yeh, 2013; Lam & Lauber, 2013; Onieva, Godoy, Villagrá, Milanés, & Pérez, 2013). The fuzzy rules are essentially the control strategy of the expert control system. It is usually obtained from expert experiences, knowledge or heuristics; it contains a collection of fuzzy conditional statements expressed as a set of IF–THEN rules (Boulkroune, Tadjineb, Saad, & Farza, 2010; Das, Pan, & Das, 2013; Pan, Zhou, Sun, Sun, & Er, 2013; Tong & Qian, 2013). Based on the above observations, this paper further considers the problem of high speed railway control methods, and then discusses the parameters which effluence the railway operation and introduced the fuzzy control method into the high speed railway  This paper is discussed in the next nine sections. Section 2  introduces the simple fuzzy control system method. The control objects in the high speed railway fuzzy control system in this paper is discussed in Section 3. Section 4 deals with the fuzzification process in the control system. The membership function, the fuzzy control rules and the fuzzy relationship are discussed in the Sections 5, 6, and 7, respectively. The fuzzy inference and defuzzify process of the system is discussed in Section 8. The whole system analysis and simulation is discussed in detail in Section 9 and finally some conclusions are summarized in Section 10.

Conclusions

This paper proposed a fuzzy control system in the high speed railway system. The high speed railway is a giant project combined multidisciplinary, multi-field, and high new technologies together. The control system of high speed railway is important in the railoperation process. This thesis introduced the basic theory of fuzzy control and expert knowledge, and then proposed a new fuzzy control system after the analysis of the combination of fuzzy control system. The detail simulation is calculated in the Matlab software. The simulation results indicated that the fuzzy control system is effective and accurate in the high speed railway control process. The fuzzy inference rules are corresponding to the expert experiences and knowledge.

 

 

مطالب مرتبط