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基于多模型的高速动车组预测控制方法
| 论文题名： | 基于多模型的高速动车组预测控制方法 |
| 关键词： | 高速动车组;隐式广义预测控制;模糊C均值聚类算法;仿真分析 |
| 摘要： | 高速动车组作为一种新型的交通运输方式，给人们出行带来了很多便利。近年来，我国的高铁行业得到迅速的发展，高铁运营总里程已经突破2万公里，高速动车组运行速度也达到300km/h以上。但是随着高速动车组运行速度越来越快，传统的控制方法会存在很多的缺陷，严重影响了高速动车组运行的安全与效率。因此，为了高速动车组能够安全、高效的运行，需要研究符合高速动车组运行的新的建模与控制方法。 高速动车组的运行环境是极其复杂的，运行过程包含许多随机、未知的状态。因此，高速动车组的建模与优化控制方法比普通中低速列车的建模与优化控制方法要复杂，普通中低速列车的建模与优化控制方法无法满足高速动车组的运行要求。针对高速动车组的运行环境具有复杂、多变的特点，本文提出对高速动车组的运行过程采用多模型的方法来建立其动力学模型，运用隐式广义预测控制方法实现高速动车组速度跟踪控制。具体研究如下： 1、高速动车组的运行过程具有很强的非线性，并且高速动车组运行过程的速度越快，非线性特性就会越明显，这就要求高速动车组的建模与优化控制方法更加精确。首先将现场采集的 CRH380AL型高速动车组在徐州东—滕州东的实际运行数据，经过处理后按照牵引力和制动力分成牵引和制动两部分；然后利用模糊 C均值聚类算法结合DB聚类指标确定牵引模型和制动模型的个数，采用递推最小二乘法辨识每个牵引和制动的子模型建立牵引和制动模型；最后通过数据验证所建立的模型是合理的。 2、由于普通的广义预测控制算法其算法本身比较复杂，计算量较大。本文设计隐式广义预测控制器对高速动车组的实际运行过程进行控制。该算法可以直接辨识控制率中的参数，从而避免求解Diophantine方程，大大简化了计算量，节约了运算时间。 3、以CRH380AL型高速动车组为研究对象，运用本文提出的建模与控制方法实现高速动车组的速度跟踪控制，并对该方法进行仿真验证。文末的仿真结果表明，该方法能够实现高速动车组输出速度很好地跟踪给定的目标速度，速度误差在允许的范围内，且满足限速条件，实现了高速动车组的安全、正点、舒适和高效运行。 |
| 作者： | 孙涛 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 杨辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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