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模糊预测控制在ATO系统中的应用研究
| 论文题名： | 模糊预测控制在ATO系统中的应用研究 |
| 关键词： | 列车自动运行;模糊预测控制;控制系统;数学模型;最优解 |
| 摘要： | 随着轨道交通事业的迅速发展,列车运行密度不断加大,运行速度不断提高,传统的人工驾驶模式已经难以满足要求。列车自动运行系统作为列车运行控制系统的核心子系统,利用先进的信号、通信、计算机、控制技术以及智能理论,并获得优化、合理的操纵方案,能够使列车达到安全平稳、舒适、节能、准点等性能指标。但是列车运行过程极其复杂,列车在运行途中会受到多种因素的影响,如自然环境条件、线路条件、列车司机操纵的熟练程度等；而且在不同的工况下,控制策略和控制目标也各不相同。因此,找到一种适合列车自动运行的算法,并设计出一套科学、合理的列车自动运行系统是人们目前所关注的。 列车运行具有非线性、多目标性、复杂性等特点,很难建立精确的数学模型和最优解,采用常规的算法很难实现满意的控制效果。模糊预测控制采用模糊控制和预测控制相结合的算法,用模糊控制器实现了预测控制的优化计算,对被控对象要求并不高,能够更好地体现司机的控制思想,可以满足列车高品质的运行,在解决复杂系统控制问题的过程中表现出了巨大的潜力。 本文首先介绍国内外城市轨道交通和智能控制算法的发展状况,对模糊控制和预测控制的理论进行深入研究,分析两者结合的形式和可行性,然后详细研究列车自动运行系统的功能、优化操纵原则和驾驶策略,并对PID控制和模糊预测控制算法在列车自动运行系统中的应用分别进行设计,最后模拟坡道干扰对乘客舒适性的影响,对列车的速度控制进行了仿真。通过PID控制器和模糊预测控制器的对比研究,仿真结果表明:在列车运行控制系统中,采用模糊预测控制算法对列车的舒适性、安全性、抗干扰性、停车精度性、准时性等都有明显改善。 将模糊预测控制算法应用于列车自动运行系统中,既充实了模糊预测控制理论,又为实现列车运行过程的高质量控制提供了一种新的途径。仿真结果表明:本文采用的模糊预测控制器能使列车的舒适性、安全性等指标有了明显改善。本文对模糊预测控制算法的研究为该算法能在列车自动运行系统中的应用提供了有利的实验依据,对我国实现列车自动运行具有一定的现实意义。 |
| 作者： | 王金刚 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 陈永刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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