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基于遗传算法的高速列车节能运行控制研究
| 论文题名： | 基于遗传算法的高速列车节能运行控制研究 |
| 关键词： | 高速列车;节能运行线路;优化控制;遗传算法;MATLAB仿真 |
| 摘要： | 铁路运输中所消耗的能量十分巨大，因而在高速铁路快速发展的情况下，节能问题的研究具有重要意义。本文基于列车的牵引/制动特性和运行线路条件，建立列车运行过程中的能耗模型，并结合遗传算法对列车运行的控制策略进行优化，得出优化后的运行速度曲线。 论文的研究内容主要包括以下三个部分: 首先，论文深入研究了列车的运行动力学理论，建立了列车的牵引计算模型，分析了列车运行过程的计算方法。在此基础上，对列车的运行能耗进行了分析，建立了列车的能耗计算模型。并在列车运行动力学模型的约束条件下，建立了列车运行优化问题模型。 其次，论文提出了一种基于遗传算法的结合全线优化控制及惰行优化控制的列车节能优化控制方法。在全线优化控制中，列车运行线路按坡度值划分成多个离散子区间，以列车运行能耗最小为目标，在满足时间、距离等约束条件下，建立了列车的能耗优化模型，通过改进后的遗传算法为每个子区间搜索最佳的运行速度，从而得到使得列车运行能耗最小的运行速度组合序列，列车沿此速度序列可得到优化控制下的运行速度曲线;在惰行优化控制中，以全线优化控制中生成的运行速度曲线为基础，结合高速列车操纵工况特性，在列车的中间运行阶段，以再次减小运行能耗为目标，在满足速度上下限约束的条件下，再次使用遗传算法，搜索列车操纵工况关键转换点的最优位置，从而进一步优化了列车运行速度曲线。 最后，通过MATLAB仿真软件验证本文控制方法的有效性，选取实际运行线路的数据，对列车运行优化控制进行了仿真研究，证明了列车在满足各项约束条件下达到了节能的目的，并比较分析了全线优化控制及惰行优化控制的结果。 |
| 作者： | 王成莉 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 宋永端 |
| 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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