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分布式动力高速动车组的预测控制与动态仿真
| 论文题名： | 分布式动力高速动车组的预测控制与动态仿真 |
| 关键词： | 高速动车组;预测控制;动态仿真;动力学建模 |
| 摘要： | 近几年来,我国铁路系统经历了大规模的建设和技术提升。越来越多的CRH型号的高速动车组运行在多条专用客运线上。根据国家铁路中长期发展规划,到2020年底,我国将建成覆盖全国大部分地区长达18000公里的运营速度达时速350公里的高速专用客运线。各国发展高速列车的经验表明,分布式动力的动车组是高速列车的发展趋势。中国的CRH(“和谐号”)是由电动车组组成,每个电动车组包括一个具有动力的动车和一个无动力的拖车。由于分布式动力,与传统的单一火车头动力牵引系统相比,系统的建模和控制器设计仍有许多新的问题亟待解决。针对动力分散的情况,本文进行了纵向动力学建模,设计预测控制器,并给出动力优化的方案。 在已有的高速动车组的模型的基础上,对其纵向动力学模型进行了分析,并研究了常见运用在高速动车组上的控制方法,为后续的建模和控制器设计打下基础。 介绍了动车组一般的受力类型,并分析了一个八节编组的CRH2型动车组的受力情况,由此导出了一个通用的动车组的纵向动力学的非线性模型。由于建好的动车组的纵向动力学为非线性模型,研究了非线性模型的线性化,并在线性化的纵向动力学模型基础上进行了预测控制的设计。并将预测控制器的算法与MATLAB仿真验证算法的可行性。 考虑到基于全局目标函数的预测控制器,网络负载大,不便于工程应用,从两个方面进行了预测控制器算法的调整:一个是基于局部目标函数,每个局部子系统有自己的性能指标进行滚动优化,另一个是基于邻域目标函数,子系统之间的相互关系为邻域进行滚动优化。并且通过MATLAB仿真验证其算法有效性。 以MATLAB/Simulink为基础,加上Simpack中提供的列车模块和与MATLAB交互的接口,搭建的算法验证平台,实现高速动车组的三维可视化仿真。 |
| 作者： | 魏永松 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 李少远 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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