城軌列車自動駕駛多目標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，因而得到了迅速發(fā)展，但近年來，隨著城市交通的快速發(fā)展，它逐漸表現出了自身所存在的缺點，尤其是在運輸效率和快速性等方面。在這樣的背景下，列車自動駕駛(Automatic Train Operation, ATO)系統應運而生，它能夠代替人工駕駛，解決人工駕駛中存在的不足，比如提高列車運行速度和運行安全性，減少列車晚點等，同時還能夠改善列車運行的其他性能指標，使列車在不同工況的線路上運行，提高列車運行準

2、時性、舒適性等性能指標，降低能耗，因此，可以預見實現列車自動駕駛將成為未來城軌交通系統的發(fā)展方向。
　　本研究主要內容包括：⑴介紹了ATO系統與列車自動防護(Automatic Train Protection, ATP)系統、列車自動監(jiān)控(Automatic Train Supervision, ATS)系統之間的相互關系、工作原理、功能以及速度控制器的功能以及ATO系統的性能指標等進行了詳細介紹，并分析了ATO系統的工況轉換條

3、件、控制策略和轉換原則等，同時對列車運行模型進行了說明；⑵分別對模糊控制和預測控制的基本理論以及原理進行了介紹，在此基礎上，提出了應該將模糊控制和預測控制算法相結合來設計模糊預測控制算法，并將其應用到列車自動駕駛系統中，利用兩種算法的優(yōu)勢互補來實現對列車運行速度的控制。最后對模糊預測控制算法的可行性和實現方式進行了介紹；⑶以能耗、準時性、精確停車以及舒適度為指標建立城軌列車運行多目標模型，并通過熵權法求解權重系數。以某區(qū)間線路數據為基礎

4、，利用遺傳算法對城軌列車運行多目標模型進行優(yōu)化，并根據列車牽引計算以及計算機仿真得到列車運行目標曲線。最后，將PID控制算法應用到城軌列車運行中，建立PID速度控制器，并對目標曲線進行跟蹤仿真。仿真結果表明，PID控制器跟隨目標曲線運行時存在比較大的超調量，對目標曲線的跟蹤效果不太理想；⑷根據模糊控制與動態(tài)矩陣控制原理設計了模糊預測速度控制器，在 MATLAB環(huán)境下對所設計的速度控制器進行了建模和仿真，并將仿真結果與基于PID控制算法的