城軌列車自動(dòng)駕駛多目標(biāo)牽引控制算法研究與仿真.pdf

1、城軌交通具有安全性高和快速方便的優(yōu)勢(shì)，因而得到了迅速發(fā)展，但近年來(lái)，隨著城市交通的快速發(fā)展，它逐漸表現(xiàn)出了自身所存在的缺點(diǎn)，尤其是在運(yùn)輸效率和快速性等方面。在這樣的背景下，列車自動(dòng)駕駛(Automatic Train Operation, ATO)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它能夠代替人工駕駛，解決人工駕駛中存在的不足，比如提高列車運(yùn)行速度和運(yùn)行安全性，減少列車晚點(diǎn)等，同時(shí)還能夠改善列車運(yùn)行的其他性能指標(biāo)，使列車在不同工況的線路上運(yùn)行，提高列車運(yùn)行準(zhǔn)

2、時(shí)性、舒適性等性能指標(biāo)，降低能耗，因此，可以預(yù)見實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)駕駛將成為未來(lái)城軌交通系統(tǒng)的發(fā)展方向。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了ATO系統(tǒng)與列車自動(dòng)防護(hù)(Automatic Train Protection, ATP)系統(tǒng)、列車自動(dòng)監(jiān)控(Automatic Train Supervision, ATS)系統(tǒng)之間的相互關(guān)系、工作原理、功能以及速度控制器的功能以及ATO系統(tǒng)的性能指標(biāo)等進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并分析了ATO系統(tǒng)的工況轉(zhuǎn)換條

3、件、控制策略和轉(zhuǎn)換原則等，同時(shí)對(duì)列車運(yùn)行模型進(jìn)行了說(shuō)明；⑵分別對(duì)模糊控制和預(yù)測(cè)控制的基本理論以及原理進(jìn)行了介紹，在此基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)該將模糊控制和預(yù)測(cè)控制算法相結(jié)合來(lái)設(shè)計(jì)模糊預(yù)測(cè)控制算法，并將其應(yīng)用到列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中，利用兩種算法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行速度的控制。最后對(duì)模糊預(yù)測(cè)控制算法的可行性和實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了介紹；⑶以能耗、準(zhǔn)時(shí)性、精確停車以及舒適度為指標(biāo)建立城軌列車運(yùn)行多目標(biāo)模型，并通過(guò)熵權(quán)法求解權(quán)重系數(shù)。以某區(qū)間線路數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)

4、，利用遺傳算法對(duì)城軌列車運(yùn)行多目標(biāo)模型進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)列車牽引計(jì)算以及計(jì)算機(jī)仿真得到列車運(yùn)行目標(biāo)曲線。最后，將PID控制算法應(yīng)用到城軌列車運(yùn)行中，建立PID速度控制器，并對(duì)目標(biāo)曲線進(jìn)行跟蹤仿真。仿真結(jié)果表明，PID控制器跟隨目標(biāo)曲線運(yùn)行時(shí)存在比較大的超調(diào)量，對(duì)目標(biāo)曲線的跟蹤效果不太理想；⑷根據(jù)模糊控制與動(dòng)態(tài)矩陣控制原理設(shè)計(jì)了模糊預(yù)測(cè)速度控制器，在 MATLAB環(huán)境下對(duì)所設(shè)計(jì)的速度控制器進(jìn)行了建模和仿真，并將仿真結(jié)果與基于PID控制算法的