Структурная схема имитатора

Структурная схема имитатора

Программа расчета оптимальных управлений

позволяет для участка заданной длины с указанным профилем местности и требуемым временем похождения участка рассчитать допустимые управления поездом. А также попутно рассчитать затраченную энергию на прохождение данного участка. Таким образом, программа находит допустимое решение прохождения заданного участка с ограничениями по времени и профилю пути.

Алгоритм работы программы

Алгоритм работы программы строится на базе метода деления отрезка пополам.

Осуществляется двумерная оптимизация нахождения финального значения функции S(n,S_t,U,ΔV) равному заданному значению S₀. Функция S – пройденное поездом расстояние зависит от n – номера текущего переключения «детального» управления (вкл/выкл двигатель, тормоз), S_t – точки начала торможения, U – используемого управления (середины трубки скоростей) и ΔV - 1/2 ширины трубки изменения скорости.

Последовательными приближениями по методу деления отрезка пополам находится точка S_t⁰, U⁰,ΔV⁰ такая , что финальное значений функции S(n=N, S_t=S_t⁰, U=U⁰, ΔV= ΔV⁰) равняется S₀ с точностью до заданной погрешности.

здесь :

N – требуемое число шагов “детальных управлений”;

S_t⁰ – найденная точка начала торможения. U⁰ – найденная середина рубки скоростей; ΔV⁰ – найденная 0,5 ширины “трубки скоростей”

Обеспечение требуемого времени прохождения участка T осуществляется на основе направленного поиска такого U, которое обеспечивало бы требуемое значение проезда участка с заданной точностью. Кроме того внутри цикла поиска U осуществляется перебор по ΔV с целью минимизации затрат электроэнергии (что тождественно нахождению целого числа “зубцов” пилы изменения скорости)

Таким образом, используемый алгоритм осуществляет вложенный двойной целенаправленный перебор значений S_t,U с целью нахождения оптимальных значений. Внешний перебор осуществляется по U, внутренний по S_t.

Также в алгоритме используется специальная процедура сопряжения кривой торможения с кривой движения по участку. Здесь используется линейная аппроксимация этих двух кривых с учетом особенностей структур данных алгоритма, которые подобраны специальным образом для обеспечения наибольшей скорости расчета.