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基于自适应滑模的列车运行速度跟踪研究及半实物仿真
| 论文题名： | 基于自适应滑模的列车运行速度跟踪研究及半实物仿真 |
| 关键词： | 自动驾驶;自适应滑模控制;安全计算机;半实物仿真;列车运行控制 |
| 摘要： | 城市轨道交通具有客容量大、安全、舒适、便捷、节能环保等优势。合理使用城市轨道交通是缓解城市交通压力的有效措施。列车运行控制系统是城市轨道交通的神经中枢，是确保列车稳定、可靠、安全运行的关键，因此需要设计功能更加完善的列车运行控制系统。由于列车运行环境复杂、参数时变，以及存在非线性干扰，传统的列车运行控制算法不能满足控制要求，所以开展非线性抗干扰列车控制算法的研究工作具有十分重要的意义。由于列车控制系统对安全性要求较高，搭建列车运行控制半实物仿真平台可以实现对控制系统安全计算机软硬件及控制算法的测试，能够准确模拟算法的运行环境，缩短控制算法及系统的开发周期。所以研究列车控制系统半实物仿真平台具有重要的意义。基于以上分析，本文研究的主要内容包括以下几个方面: 首先，本文针对列车运行环境的复杂性，利用滑模自适应控制方法，设计列车运行速度跟踪控制器。列车在实际运行过程中存在各种不确定的外部干扰和列车自身的内部干扰，导致控制系统存在非线性和其它不确定扰动因素。利用滑模控制对外部干扰的鲁棒性，设计能够保证系统状态始终维持在滑模面上的控制律，使系统不受外部不确定扰动的影响。通过不同场景下的仿真对比仿真实验表明，自适应滑模控制具有较好的抑制扰动的效果。 其次，本文针对目前列车控制安全计算机系统进行研究。首先设计一种具有独立冗余表决器的“三取二”安全计算机的系统结构，并对“三取二”系统的工作原理进行具体的分析。然后利用国产CMC（Control Model on Chip）控制器芯片实现该安全计算机硬件系统。最后通过设计测试案例，测试安全计算机系统逻辑结构的可行性。 最后，实现列车速度跟踪控制半实物仿真系统。基于CMC安全计算机硬件系统设计上位机软件，设计不同线路及列车运行场景下的仿真实验，通过设置列车参数对自适应滑模控制算法进行了测试，并与PID控制算法测试结果进行对比分析。实验结果表明仿真系统能够实现列车速度跟踪控制算法的实时仿真，能够测试控制算法的实际性能，具有一定的实用价值。 |
| 作者： | 侯晓伟 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 董海荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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