多信息融合濾波的多模態(tài)智能控制在高速列車速度控制中的研究.pdf

1、隨著高速鐵路的快速發(fā)展，高速列車的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度越來(lái)越快，推動(dòng)列車控制技術(shù)和控制性能指標(biāo)向越來(lái)越高的方向發(fā)展。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是軌道交通系統(tǒng)的核心控制系統(tǒng)，能保證列車安全、暢通運(yùn)行。高速列車的速度控制是高速列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的重要組成部分。本論文通過(guò)對(duì)高速列車測(cè)速處理誤差的定性分析與定量計(jì)算研究，發(fā)現(xiàn)了目前高速列車速度控制的不足，結(jié)合高速列車運(yùn)行控制的特點(diǎn)，提出了應(yīng)用多信息融合濾波技術(shù)、多模態(tài)智能控制技術(shù)以及速度閉環(huán)控制系統(tǒng)給定值優(yōu)化設(shè)計(jì)方

2、法，提高了高速列車的速度控制效果，提高了高速列車的運(yùn)行效率與高速鐵路線路的通過(guò)能力。
　　首先，研究了高速列車的速度傳感器測(cè)速原理、速度信息特性、速度檢測(cè)處理及速度誤差的定性分析與定量計(jì)算等內(nèi)容。對(duì)高速列車多速度信息進(jìn)行了融合濾波研究，結(jié)合檢測(cè)并預(yù)處理后的4路速度信息，分別進(jìn)行了多速度值的算術(shù)平均值融合濾波處理、加權(quán)算術(shù)平均值融合濾波處理、聯(lián)邦卡爾曼濾波算法及自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波算法的融合濾波處理研究。同時(shí)還進(jìn)行了加權(quán)平均值算法在

3、高速列車高速運(yùn)行與低速運(yùn)行時(shí)的對(duì)比研究，設(shè)計(jì)了基于高速列車速度的聯(lián)邦卡爾曼濾波與自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波算法，探討了4路傳感器均正常與4路中某路傳感器故障時(shí)的自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波問(wèn)題。對(duì)設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行了大量的仿真驗(yàn)證與仿真結(jié)果統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析。
　　其次，依據(jù)高速列車安全、舒適、高效等運(yùn)行目標(biāo)，研究了高速鐵路的線路限速、臨時(shí)限速、列車參數(shù)與線路參數(shù)等內(nèi)容，設(shè)計(jì)了基于Bang-Bang控制、PI控制、自適應(yīng)模糊PID控制及專家監(jiān)視操作控制的

4、多模態(tài)智能控制算法。根據(jù)高速列車的運(yùn)行特點(diǎn)、線路要求及速度運(yùn)行狀態(tài)等，優(yōu)化了多模態(tài)智能控制算法的切換閾值。
　　再次，研究了基于多信息融合濾波的多模態(tài)智能控制在高速列車的速度控制方法。根據(jù)真實(shí)列車參數(shù)與線路參數(shù)，分析了高速列車的受力與力計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了高速列車速度的多模態(tài)智能控制設(shè)計(jì)與仿真。研究了基于多信息融合濾波的多模態(tài)智能控制算法，完成了高速列車的速度控制程序總流程圖設(shè)計(jì)，以及基于真實(shí)列車參數(shù)與線路參數(shù)的高速列車速度控制設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)

5、計(jì)的方法與算法在MATLAB下編程與仿真驗(yàn)證。
　　最后，設(shè)計(jì)了基于脈沖信號(hào)采集卡的模擬仿真測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)利用了組態(tài)軟件讀取硬件接口數(shù)據(jù)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)與MATLAB軟件數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，完成了基于脈沖信號(hào)采集卡的模擬速度數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理與顯示等功能，并通過(guò)OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了組態(tài)軟件與MATLAB軟件之間的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)將接收到的4路實(shí)時(shí)模擬速度數(shù)據(jù)在MATLAB軟件下進(jìn)行了多信息融合濾波與多模態(tài)智能控制處理，實(shí)現(xiàn)了基于模擬測(cè)

6、試平臺(tái)的多信息融合濾波與多模態(tài)智能控制仿真。
　　以上針對(duì)高速列車速度控制設(shè)進(jìn)行了多速度信息融合濾波仿真、多模態(tài)智能控制仿真以及基于多信息融合濾波的多模態(tài)智能控制仿真，根據(jù)仿真結(jié)果知，聯(lián)邦卡爾曼融合濾波及自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼融合濾波處理取得了較好的效果，自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波算法應(yīng)用于高速列車測(cè)速處理系統(tǒng)，提高了測(cè)速處理精度與系統(tǒng)的容錯(cuò)能力；多模態(tài)智能控制使高速列車速度控制系統(tǒng)具有較好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能；結(jié)合多信息融合濾波與多模態(tài)智能