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基于多智能体一致技术的高速列车分布式控制
| 论文题名： | 基于多智能体一致技术的高速列车分布式控制 |
| 关键词： | 高速列车;分布式控制;多智能体系统;集群一致技术 |
| 摘要： | 近年来，高速铁路运输在社会经济中扮演着越来越重要的角色，与传统列车相比，高速列车更快速、经济、环保。但是其对控制系统的要求也越来越高。传统的集中控制方法虽然应用广泛，但实际控制效果仍有待提高。因此，建立高速列车多质点模型以便更准确地描述其动态运行特征，同时研究更加有效的高速列车控制策略来实现准确跟踪，具有重要意义。 本文在对高速列车的研究现状进行深入调研的基础上，详细介绍了高速列车的建模和控制方法，然后针对多质点模型提出控制策略。论文分别针对单车和多车系统模型，借鉴多智能体一致性技术，提出分布式控制算法，主要研究内容和结果如下: 首先，论文对单个高速列车的分布式巡航控制问题进行了研究。针对具有多节车厢的单个高速列车的分布式巡航控制问题，设计一个分布式控制器，使列车实现安全运行，所有车厢均能跟踪期望运行速度，并且在运行过程中，任何相邻的车厢间始终保持安全距离。将相邻车厢间的耦合连接结构考虑为一个无向的物理连接交互图，而速度信息交换模式被看作是一个包含有向生成树的通信拓扑图，论文基于一致性技术提出了一种解决问题的新方法。最后通过仿真表明了所设计算法的有效性。 接着，论文考虑多个列车的分布式巡航控制问题，设计分布式控制方案，使得多个列车可以分别跟踪各自的期望速度，同时避免列车间发生碰撞，确保列车的安全运行。论文在集群一致技术的基础上开发了一种新的方案来解决这个问题。与现有的集中控制或分散控制方案相比，分布式控制设计方案的优点在于对每节车厢进行控制器设计时，仅利用自身和相邻车厢的测量信息（即位移和速度信息），而不需要得到所有车厢的信息;此外，该方法完全通过图形拓扑条件来解决问题，因此很容易得到验证。最后通过仿真验证所提算法的有效性。 本文建立了高速列车多智能体系统模型，针对其模型特点和一致性分析，分别设计了单车和多车系统的一致性控制算法，理论分析证明了系统的稳定性，并通过仿真结果验证了所设计算法的有效性，为高速列车分布式控制算法的研究提供了一定的理论基础。 最后，对全文做了总结和未来工作的展望。 |
| 作者： | 王天稚 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 赵燕 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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