高速列車(chē)運(yùn)行速度的多模態(tài)控制研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，人口密度也逐漸增大，軌道交通對(duì)于緩解城市以及城際交通壓力的重要性也越來(lái)越突出。而隨著高鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，列車(chē)運(yùn)行向著密度大、速度高、運(yùn)輸量大的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的人工駕駛模式已經(jīng)難以滿(mǎn)足要求。ATO(Automatic Train Operation，列車(chē)自動(dòng)駕駛)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)列車(chē)進(jìn)行牽引、制動(dòng)、停車(chē)等控制，保證列車(chē)的安全行車(chē)要求，實(shí)現(xiàn)列車(chē)自動(dòng)運(yùn)行。因此，ATO取代人工駕駛是未來(lái)高鐵

2、技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
　　ATO中最重要的部分是列車(chē)的速度控制，目前已有多種控制方法應(yīng)用到了列車(chē)速度控制中，但是由于列車(chē)運(yùn)行是一個(gè)復(fù)雜的非線性過(guò)程，沒(méi)有精確的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述列車(chē)運(yùn)行過(guò)程，常規(guī)的控制算法難以達(dá)到令人滿(mǎn)意的自主控制效果。前人的研究發(fā)現(xiàn)，在眾多的控制方法中，復(fù)合型智能控制在復(fù)雜的列車(chē)速度控制系統(tǒng)中表現(xiàn)出了巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。
　　論文首先總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)外的列車(chē)速度控制系統(tǒng)以及列車(chē)速度控制算法的背景和發(fā)展方向，在分析各種控

3、制方法的基本原理以及在列車(chē)速度控制中運(yùn)用情況的基礎(chǔ)上，以CRH2-300的數(shù)據(jù)為例計(jì)算了列車(chē)啟動(dòng)、勻速巡航、制動(dòng)停車(chē)的完整運(yùn)行的理想曲線。在MATLAB環(huán)境下對(duì)模糊預(yù)測(cè)控制算法控制列車(chē)跟蹤理想運(yùn)行曲線進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明模糊預(yù)測(cè)控制有著良好的快速響應(yīng)能力，但是穩(wěn)態(tài)誤差較大。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用模糊PID控制代替模糊控制，形成預(yù)測(cè)模糊PID控制，仿真結(jié)果表明預(yù)測(cè)模糊PID控制有著很好的控制精度，但快速性能不及模糊預(yù)測(cè)控制。
　　為

4、了使控制效果同時(shí)具有模糊預(yù)測(cè)的快速性和預(yù)測(cè)模糊PID的高精度，將兩種控制方式通過(guò)切換有機(jī)結(jié)合?？紤]到閾值切換會(huì)造成控制量的突變情況，采用模糊規(guī)則實(shí)現(xiàn)軟切換控制，誤差較大時(shí)模糊預(yù)測(cè)控制起較大作用，其余時(shí)間預(yù)測(cè)模糊PID控制起主要作用。仿真結(jié)果表明實(shí)行軟切換的復(fù)合控制同時(shí)兼顧了快速性和高精度的控制效果。為了更好地利用兩種控制方式的優(yōu)點(diǎn)，在復(fù)合控制中加入比例控制，采用多模態(tài)控制方式。將多模態(tài)控制、復(fù)合控制以及去掉預(yù)測(cè)作用的多模態(tài)控制、去掉預(yù)測(cè)