För att hitta en mindre beräkningskrävande modell för energiuppskattning av vågdata har artificiella neurala nätverks förmåga att efterlikna ett punktabsorberande vågkraftsverks bojpositioner vid havsvågor från Islandsberg undersökts. Genom att undersöka antal dolda lager samt inparametrarnas enhet, tidsupplösning och antal har olika neurala artificiella nätverk tagits fram som efterliknar bojpositioner lösta med en linjär- samt olinjärmodell. Det artificiella neurala nätverk som bäst efterliknar bojpositioner lösta med den linjära modellen har 1 dolt lager och 50 inparametrar, med tidsupplösning 0,1 sekunder. Dess inparametrar består enbart av inkommande våghöjder. För dessa parametrar uppskattar det artificiella neurala nätverket en medeleffekt som skiljer sig från den linjära modellen med 1,78% då dämpningskoefficienten är 200kNs/m. Beräkningstiden för den linjära modellen är 0,087 sekunder vilket är ungefär 20 gånger snabbare än med det artificiella neurala nätverket och då är inte träningstiden för det artificiella neurala nätverket medräknad. Det artificiella neurala nätverk som bäst efterliknar bojpositioner lösta med den olinjära modellen har 11 dolda lager och 50 inparametrar, med tidsupplösning 0,1 sekunder. Dess inparametrar består enbart av inkommande vågs excitationskraft. För dessa parametrar uppskattar det artificiella neurala nätverket en medeleffekt som skiljer sig från den linjära modellen med 0,3% då dämpningskoefficienten är 130kNs/m. Beräkningstiden för 30 minuters vågdata för den olinjära modellen är 41 minuter och 6 sekunder vilket kan jämföras med 57 sekunder för det artificiella neurala nätverket. Då är inte träningstiden för det artificiella neurala nätverket medräknad. Genom att ändra dämpningskoefficienten till optimala värden, med en frekvens mycket högre än vågperioden, fås en högre energiabsorptionen. En genetisk algoritm används för att beräkna den optimala följden av dämpningskoefficienter och för att prediktera den optimala dämpningskoefficienten används ett artificiellt neuralt nätverk. Vid undersökning där det artificiella neurala nätverket predikterade nästkommande optimala dämpningskoefficient fås en energiabsorption som är 20% högre än den energiabsorption som fås med en optimal konstant dämpningskoefficient.

A conceptual design of an innovative two-axle lightweight railway vehicle for commuter services is carried out at KTH Railway Group. An active wheelset steering is introduced to improve the curving performance of the vehicle, which is one of the critical performance requirements. This thesis aims to improve the steering performance of the active wheelset steering. Look-up tables for estimating time-varying wheel-rail contact parameters are introduced to supervise a simple PID controller of the active steering system in order to improve steering performance. The look-up table (LUT) estimation is focused on time-varying wheel-rail contact parameters, including creep coefficients and contact patch variables due to their direct influence on curving performance and lateral stability of the wheelset. As a result, the estimated longitudinal unit creep forces (UCF) have the potential to supervise the gains determination of PID controller because it can appropriately distinguish running conditions. The estimation of longitudinal UCF is achieved by the combination of the results from the LUT of creep coefficients and the LUT of contact patch variables. The result from longitudinal unit creep force estimation is shifted to the first quadrant to use as critical gain in the Ziegler-Nichols tuning method for the PID controller. The critical oscillation period for PID tuning can be expressed as a function of vehicle speed. Consequently, the PID controller for the active steering system uses time-varying gains with real-time tuning. The proposed control system for active wheelset steering is validated with nine running conditions using SIMPACK and MATLAB/Simulink co-simulation. The proposed control system provides a stable wheelset lateral displacement control regardless of the running condition. The active steering system significantly reduces wheel-rail wear, which demonstrates the effectiveness of the proposed active steering system. / KTH:s Järnvägsgruppen utvecklar en konceptuell design av ett innovativt, två-axligt, lättvikts järnvägsfordon för tunnelbana eller pendeltåg. En aktiv hjuparsstyrning introduceras för att förbättra kurvtagningsförmågan hos fordonet, vilket är ett av de kritiska prestandakraven hos dessa fordon. Det här examensarbetet har som målsättning att förbättra styrningsprestandan av den aktiva hjulsatsstyrningen. För att uppskatta tidsvarierande hjul-rälskontaktparametrar introduceras pre-definierade tabeller (LUT) som en övervakning av en enkel PID-kontroll för det aktiva styrningssystemet, för att förbättra styrprestandan. Uppskattningen som baseras på tabellen fokuserar på tidsberoende hjul-rälsparametrar, inklusive krypkoefficienter och kontaktytans storlek och form. Dessa variabler är i fokus på grund av deras direkta effekt på kurvtagningsförmågan och den laterala stabiliteten hos hjulparet. Den uppskattade longitudinala enhets krypkraften (UCF) har potential att bestämma förstärkningen hos PID-kontrollen på grund av att den, på ett lämpligt sätt, kan skilja mellan olika körtillstånd. Uppskattningen av longitudinell UCF uppnås genom en kombination av resultat för krypkoefficienter och kontaktytavariabler i LUT. Resultaten från den longitudinella UCF-uppskattningen skiftas till den första kvadranten för att användas som kritisk förstärkning i Ziegler-Nichols justeringsmetod för PID-kontroller. Den kritiska oscillationsperioden för PID-justering kan utryckas som en funktion av fordonets hastighet. Utgående från detta använder PID-kontrollen tidsvarierande förstärkning med realtidsjustering för den aktiva styrningen. Det föreslagna kontrollsystemet valideras mot nio körtillstånd med hjälp av SIMPACK och MATLAB/Simulink-simuleringar. Det föreslagna kontrollsystemet tillhandahåller en stabil lateral förflyttning av hjulparet oberoende av körtillstånd. Det aktiva styrsystemet reducerar hjul-räls slitaget signifikant, vilket demonstrerar effektiviteten hos det framtagna aktiva styrsystemet.