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城轨列车停车控制算法及仿真研究
| 论文题名： | 城轨列车停车控制算法及仿真研究 |
| 关键词： | 城轨列车;停车算法;滑模控制;仿真平台 |
| 摘要： | 城轨列车是现代城市出行主要的交通方式之一，具有便捷、安全和高效的特点，在上下班高峰期人口密度较大，城轨列车以高效的运营方式出现在人们面前。随着近年来国家对发展城市轨道交通业的高度重视，轨道交通行业有了迅猛的发展，我国在轨道交通业已经拥有了世界上最大的市场。地铁列车进站停车与屏蔽门对齐，列车停靠在停车范围内，屏蔽门自动开启，供乘客上下车;若停靠不在预期停车范围，则屏蔽门无法自动打开，影响乘客的出行，对大流量的城市出行环境造成不便。 先进的地铁列车运行控制技术与高效的列车运营是密切相关的。通过研究先进的自动控制技术实现列车自动驾驶来替代司机，有着重要的现实意义。司机的驾驶经验和个人驾驶状态与驾驶精准性密切相关，列车自动驾驶(Automatic Train Operation，简称ATO)通过设计控制器及算法，车地信息相互传输，中央处理器自动发出牵引或制动指令，保证列车在不同路况下最优化的速度运行，能够克服人工驾驶所带来的弊端。列车自动驾驶来替代司机驾驶顺应时代发展的需求，以先进的自动化技术来服务大众。 本文针对地铁列车停车精度不准确的原因，从硬件环境和软件算法来分析。对于选定已知的列车，对其建立数学模型，将不同路况条件下的坡道、弯道和隧道作为控制器外界干扰量，设计优化控制算法，实现对列车的停车控制。性能好的控制器算法在一定条件下能够对其他影响因素有一定的调整和补偿，从而算法研究是本文研究的主要内容。通过设计了停车过程闭环偏差控制器，结合滑模控制算法响应快、对参数渐变的外界干扰不敏感等特点，设计了基于组合趋近律的滑模控制算法，并将设计算法对其离散化，以满足计算机实际处理的需求，通过构造Lyapunov函数对二阶系统设计算法稳定性证明。将设计算法应用停车制动过程，通过与PID控制算法数值仿真对比表明，设计的基于组合趋近律滑模控制算法具有更快响应时间和更高停车精度;在一定范围条件下的参数扰动和外界干扰下，满足停车精度的要求;说明设计组合趋近律算法在列车停车过程的优越性，对于提高地铁高效运营具有重要的意义。最后通过软件搭建列车智能算法仿真平台，为后续停车算法研究提供模块化方案。 |
| 作者： | 陈东 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 牛宏侠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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