高速列車運行速度的多模態(tài)控制研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程不斷加快，人口密度也逐漸增大，軌道交通對于緩解城市以及城際交通壓力的重要性也越來越突出。而隨著高鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，列車運行向著密度大、速度高、運輸量大的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的人工駕駛模式已經(jīng)難以滿足要求。ATO(Automatic Train Operation，列車自動駕駛)利用先進的計算機控制技術(shù)對列車進行牽引、制動、停車等控制，保證列車的安全行車要求，實現(xiàn)列車自動運行。因此，ATO取代人工駕駛是未來高鐵

2、技術(shù)的發(fā)展趨勢。
　　ATO中最重要的部分是列車的速度控制，目前已有多種控制方法應(yīng)用到了列車速度控制中，但是由于列車運行是一個復(fù)雜的非線性過程，沒有精確的數(shù)學(xué)模型來描述列車運行過程，常規(guī)的控制算法難以達到令人滿意的自主控制效果。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)雜的列車速度控制系統(tǒng)中表現(xiàn)出了巨大的潛力和優(yōu)勢。
　　論文首先總結(jié)了目前國內(nèi)外的列車速度控制系統(tǒng)以及列車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速度控制中運用情況的基礎(chǔ)上，以CRH2-300的數(shù)據(jù)為例計算了列車啟動、勻速巡航、制動停車的完整運行的理想曲線。在MATLAB環(huán)境下對模糊預(yù)測控制算法控制列車跟蹤理想運行曲線進行了仿真，結(jié)果表明模糊預(yù)測控制有著良好的快速響應(yīng)能力，但是穩(wěn)態(tài)誤差較大。為了解決這個問題，采用模糊PID控制代替模糊控制，形成預(yù)測模糊PID控制，仿真結(jié)果表明預(yù)測模糊PID控制有著很好的控制精度，但快速性能不及模糊預(yù)測控制。
　　為

4、了使控制效果同時具有模糊預(yù)測的快速性和預(yù)測模糊PID的高精度，將兩種控制方式通過切換有機結(jié)合。考慮到閾值切換會造成控制量的突變情況，采用模糊規(guī)則實現(xiàn)軟切換控制，誤差較大時模糊預(yù)測控制起較大作用，其余時間預(yù)測模糊PID控制起主要作用。仿真結(jié)果表明實行軟切換的復(fù)合控制同時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，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)測作用的多模態(tài)控制、去掉預(yù)測