遺伝的アルゴリズムに基づく自律分散型電鉄直流き電システムに関する研究

• 研究課題/領域番号: 06650314
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電力工学・電気機器工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 秦泉寺 敏正 東北大学, 工学部, 教授 (10216260)
• 研究期間 (年度): 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1994年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: き電システム / 自律分散型制御システム / 直流変電所 / 並列運転 / 遺伝的アルゴリズム

研究概要

研究目的 並列運転させる直流変電所の負荷分担と、列車負荷に関する基準パターンを想定し、並列探索的最適化手法である遺伝的アルゴリズムを適用し解くことにより、直流変電所の半導体電力変換装置の出力最適制御装置の開発ができるものと考え、遺伝的アルゴリズムを用いた直流変電所の電力変換装置をプロトタイプの試作と、直流電気鉄道き電システムをリアルタイムで自律分散制御可能なアルゴリズムを確立させるものであり、ほぼ所期の成果を得た。
以下に研究の方法を記し、その後に本研究によって得られた成果を対応させて記述する。
研究方法 装置の製作と実証試験において、パーソナルコンピュータ(パソコン)、A/D変換器、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)の構成で、自律分散型制御システムを製作し、既存の直流変電所の実測データを用い、リアルタイムで遺伝アルゴリズムを実行できるか検討する。
列車負荷の標準モデルの解明では、データベースに基づいて、列車負荷の標準モデルの解明を行う。とくに、システム同定の流れなどモデル決定の基礎を詳細に検討する。
最適構成の確立では、標準モデルの成果に基づき、自律分散型制御システムの最適構成について検討する。
き電システムと列車の運転との協調では、列車の運転は運転士の裁量にまかされていることが多く、運転の完全自動化できれば、列車運転パターンを一義的に規定でき、変電所側で列車負荷のモデル構造を推定し、自律分散制御することが容易になる。
研究成果 これまでの研究で得られた遺伝的アルゴリズムをパソコンを基準としたシステムに実装し、実測データをA/D変換し、リアルタイムでDSP内で解析させ、D/A変換して制御信号として取り出す装置を製作し、装置の駆動用ソフトの開発を行い、半導体電力変換器を制御することができ、実証試験において良好な成果を得ることができた。また、この成果を基に自律分散型制御システムの最適な構成について検討を行ったところある程度の成果が得られ、本装置を実規模システムに適用することが十分可能であることが明らかになった。しかしながら、列車運転の協調に関することについては、実際に検討するに至らず、今後1〜2年程度で実規模システムの製作と合わせて検討を重ねて行くつもりである。