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基于自适应控制列车ATO调速系统的若干研究
| 论文题名： | 基于自适应控制列车ATO调速系统的若干研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;列车自动驾驶;ATO调速系统;速度跟踪;停车控制;特征建模 |
| 摘要： | 随着我国城市化进程的加快，城市规模越来越大，人口越来越密集。轨道交通具有载客量大、速度快、安全、准时、环保、节能等诸多优点，对于缓解城市交通压力、改善城市环境等具有重要的作用。列车运行控制系统是保障轨道交通安全运行、高效运营的关键技术和核心设备。列车自动驾驶系统在列车自动防护系统的防护下，能够实现列车精确停车、速度自动调整与节能控制等功能，是目前高速度高密度轨道交通实现舒适、高效运营的重要保证手段。传统的基于PID列车自动驾驶控制算法不能很好的满足现代轨道交通发展的需要，因此开展针对列车自动驾驶控制算法的研究是非常有必要的。本文主要针对列车自动驾驶系统的精确停车控制和速度跟踪控制展开深入研究，具体内容如下: 首先，研究带有输入饱和非线性约束的列车精确停车控制。建立列车单质点停车模型，并假定模型中列车由于设备磨损和外界环境条件变化导致基本阻力系数不确定项的存在;线路的坡度、曲度等条件不断变化引起附加阻力时变等。自适应控制能够解决模型中的不确定问题，输入饱和能够限制制动力输出过大。以停车精度和乘客舒适性为目标，基于李雅普诺夫稳定性设计带有输入饱和的自适应控制器。理论分析和仿真结果表明所设计带有输入饱和的自适应控制器能够优化停车精度和乘客舒适性; 其次，研究模型中含有未知时变动态的列车精确停车控制。进一步考虑相邻车厢之间的内部作用力对列车运行的影响，建立列车多质点停车模型。针对模型中存在的未知时变动态，以停车精度和乘客舒适性作为控制目标，研究带有输入饱和的鲁棒自适应控制，并基于列车多质点停车模型仿真，结果表明带有输入饱和的鲁棒自适应控制器在确保停车精度的同时具有较好的舒适性; 最后，利用特征建模方法和全系数自适应控制器研究列车速度跟踪控制。选取合适的采样周期，利用二阶慢时变差分方程构建列车特征模型，不依赖于列车运行时的受力情况和内部结构。基于列车特征模型进行全系数自适应控制研究，与迭代控制器和PID控制器相比，在列车实际运行模型上进行仿真，表明在模型复杂度降低的同时，全系数自适应控制器在速度跟踪中具有较好的控制效果。 |
| 作者： | 亓叔虎 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 董海荣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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