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多机牵引重载列车分布式协同控制
| 论文题名： | 多机牵引重载列车分布式协同控制 |
| 关键词： | 重载列车;车钩力;运行能耗;协同控制;动力学模型 |
| 摘要： | 大幅度的发展重载铁路运输能够有效地提高运能，这已经成为我国铁路运输发展的必然趋势。由于重载列车的受力情况远远复杂于普通列车，重载列车的断钩、脱钩情况会成为列车运行过程中的潜在危险。重载列车的节能运行对于铁路运输来说具有重要意义。本文将从减小重载列车运行过程中的车钩力以及降低重载列车运行能耗这两个方面对多机牵引重载列车分布式协同控制进行研究，对于保证重载列车安全平稳运行以及节能运行具有重要意义。本文使用simulink建立起多机多质点重载列车动力学模型，初步输出车钩力与运行能耗。然后基于蚁群算法(ACO)和粒子群算法(PSO)建立起了重载列车速度运行曲线优化系统，得到重载列车节能运行曲线。最后依据动态矩阵控制(DMC)算法建立多机多质点重载列车动态矩阵控制系统，对速度曲线进行跟踪控制，同时得到车钩力、运行位移以及运行能耗，并将仿真结果与在PID控制系统作用下的结果进行比较。 本文的研究主要包括以下几个方面的内容: (1)分析多机多质点重载列车的机车和货车车厢在运行时的受力，建立每节机车和货车车厢的状态空间模型。使用simulink建立多机多质点重载列车动力学模型，确定重载列车编组情况并选定列车车型和实际运行线路，在模型上进行仿真，得到重载列车运行能耗以及车钩力。 (2)基于蚁群算法和粒子群算法建立多机牵引重载列车运行曲线优化系统，将重载列车车型和实际运行线路带入到系统中进行仿真，得到多机牵引重载列车最优速度运行曲线，运行曲线节能效果良好。 (3)基于动态矩阵控制算法建立多机多质点重载列车动态矩阵控制系统，将多机多质点重载列车动力学模型引入到控制系统中，对重载列车节能运行曲线进行跟踪控制，输出车钩力、速度跟踪曲线、位移以及运行能耗，并将得到的结果与在PID控制系统作用下得到的结果进行比较，结果表明多机多质点重载列车动态矩阵控制系统对多机牵引重载列车运行速度的控制、对车钩力的减小程度、对运行位移的跟踪以及节能效果都要好于PID控制系统。 |
| 作者： | 张靖林 |
| 专业： | 安全科学与工程 |
| 导师： | 魏秀琨 |
| 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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