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基于滑模的列车运行速度跟踪控制研究
| 论文题名： | 基于滑模的列车运行速度跟踪控制研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;列车运行速度;跟踪控制;滑模观测器 |
| 摘要： | 随着社会经济高速增长，城市规模不断扩大，城市人口持续上升，城市交通需求日益增加。城市轨道交通具有快速、载客量大、安全、便捷、舒适、节能、环保等诸多优点，为提高民众出行效率、缓解城市交通压力做出重要贡献。列车运行控制系统可以保障轨道交通安全高效运行，列车自动驾驶子系统能够实时调节列车运行速度，准确跟踪目标速度曲线，是实现轨道交通高速高效运行的重要保证。伴随着城市轨道交通发展，列车运行速度提高、密度增大，运行环境复杂多变，传统列车控制算法不能很好地满足列车高精度跟踪运行需求，因此开展列车自动驾驶控制算法的研究具有重要意义。本文对列车运行速度跟踪控制展开研究，主要内容如下: 首先，基于滑模观测器对受不确定因素影响的列车速度跟踪进行研究。整体处理列车运行时受到的不确定因素，建立单质点列车模型，利用滑模观测器的高精度估计性能，设计列车速度跟踪算法，将列车所受阻力作为整体估计，消除不确定因素的影响，使用粒子群优化算法优化控制器参数。仿真结果表明基于滑模观测器的列车速度跟踪控制在存在时变干扰与随机测量误差时性能良好。 其次，基于快速终端滑模对模型中存在时变扰动的列车速度跟踪进行研究。确定时变扰动的范围，将干扰项独立出来，建立带干扰项的列车模型，利用滑模控制快速响应、对参数变化及扰动不灵敏的特点，设计基于快速终端滑模控制的列车速度跟踪算法。结果表明列车受到变化风阻、时变阻力、质量变化的影响时，快速终端滑模速度跟踪效果良好。 最后，研究列车运行速度跟踪仿真系统。以ARM处理器为物理控制器，设计控制电路板，实时运行列车速度跟踪控制算法。建立列车单质点模型，设计数据库存储不同线路、列车与场景数据。系统具有列车算法现场测试效果真实与纯软件仿真经济的优点。实验表明仿真系统能够仿真不同线路、多种列车与复杂场景，能够测试控制算法性能，具有实际的应用价值。 |
| 作者： | 张梦杨 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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