Development and testing of an embedded control system for the levitation of a Hyperloop vehicle using Reinforcement Learning

Abstract

[ES] Hyperloop es el denominado transporte del futuro , un nuevo medio de transporte que emplea la combinación de levitación y vacío para evitar el rozamiento en su trayecto, lo que lo convierte en un medio más rápido, sostenible y eficiente. Hyperloop UPV propone un sistema de levitación basado en la unión de imanes permanentes y electroimanes que minimiza el consumo de corriente si se cuenta con un sistema de control preciso. El presente Trabajo de Fin de Grado desarrolla un sistema de control de la levitación del prototipo de hyperloop que el equipo de Hyperloop UPV presentará a la competición de la European Hyperloop Week, mediante aprendizaje por refuerzo. Para ello, se programa un simulador de la dinámica de movimiento del vehículo y el entorno de entrenamiento del agente. Posteriormente, se entrena al agente para esta tarea y se analizan tanto la calidad de sus acciones como su rendimiento en un sistema empotrado que utiliza un microcontrolador STM32H723ZGT6.

[EN] Hyperloop is called the "transport of the future", a new means of transportation that uses a combination of levitation and vacuum to avoid friction along its path, making it a faster, more sustainable, and efficient mode of transport. Hyperloop UPV proposes a levitation system based on the combination of permanent magnets and electromagnets that minimizes current consumption if it is managed with a precise control system. This paper develops a levitation control system for the Hyperloop prototype that the Hyperloop UPV team will present at the European Hyperloop Week competition, using reinforcement learning. For this purpose, a simulator of the vehicle's motion dynamics and the agent's training environment are programmed. Subsequently, the agent is trained for this task, and both the quality of its actions and its performance in an embedded system using an STM32H723ZGT6 microcontroller are analyzed.

[CA] Hyperloop és el ja anomenat ’transport del futur’, un nou mitjà de transport que utilitza la combinació de levitació i buit per evitar la fricció durant tot el trajecte. Aquest aspecte el fa més ràpid, sostenible i eficient. Hyperloop UPV proposa un sistema de levitació basat en la unió d’imants permanents i electroimants que minimitza el consum energètic si es compta amb un control precís. El present Treball de Fi de Grau desenvolupa un sistema de control de la levitació del vehicle hyperloop que l’equip de Hyperloop UPV presentarà a la competició de l’European Hyperloop Week, mitjançant aprenentatge per reforç. Per a aconseguir-ho, es programa un simulador de la dinàmica del moviment del vehicle i l’entorn d’entrenament de l’agent. Posteriorment, s’entrena l’agent per a aquesta tasca i s’analitza la qualitat de les seues accions i el seu rendiment en un sistema empotrat que utilitza un microcontrolador STM32H723ZGT6.