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基于遗传算法的列车自动驾驶系统研究与实现
| 论文题名： | 基于遗传算法的列车自动驾驶系统研究与实现 |
| 关键词： | 列车自动驾驶;遗传算法;ATO;GA;轨道交通运行 |
| 摘要： | 随着我国城市化进程的不断加快，城市规模越来越大，城市人口不断增多，现有的城市交通网络已经难以满足城市发展的要求。根据国际上大型城市交通发展的经验，轨道交通对于缓解城市交通压力，增加城市交通活力起着举足轻重的作用。在此背景下，因为列车自动驾驶(ATO)系统具有提高轨道交通运行效率，加快列车运行速度，保证行车安全的功能，开发高效智能的列车自动驾驶系统就显得至关重要。 遗传算法(GA)是先进的智能控制算法之一，是人们用来解决高度复杂问题的一个新思路和新方法。遗传算法对于解决ATO系统这种多目标，环境变化复杂的控制系统问题具有独特的优势。 本文从列车自动驾驶系统的功能需求出发，提出了基于遗传算法的列车自动驾驶系统的控制算法，并且设计了列车自动驾驶系统的软件和硬件平台。最后对控制效果从仿真和实际测试两方面进行验证。主要研究内容如下： (1)通过对列车自动驾驶系统研究，总结列车自动驾驶系统的功能需求，并且对现有系统功能的不足和缺陷进行改进。在此基础上对列车自动驾驶系统的控制算法和结构进行设计。 (2)设计列车自动驾驶算法。该工作从三方面进行：第一、分析列车操纵策略及各种指标模型：第二、利用遗传算法优化列车行驶目标曲线；第三、设计PID控制器跟踪目标曲线行车。最终实现对列车的自动驾驶，达到ATO行车指标要求。 (3)设计列车自动驾驶系统。从硬件和软件两方面对列车自动驾驶系统进行设计。硬件系统的设计主要从总体方案、设备选型、车辆接口设计三个方面进行说明。软件系统被分为子功能模块分别进行设计。 (4)对列车自动驾驶系统控制效果进行验证。验证的第一步是在实验室中利用计算机仿真对控制效果进行验证，测试功能是否能正常实现。第二步是在实际线路上对ATO系统进行测试，验证ATO系统在实际线路上的控制效果。 通过实验室仿真与现场测试验证了本文提出的ATO系统算法和设计方案能够基本达到列车自动驾驶要求，对ATO系统实用化具有重要的意义。 |
| 作者： | 张强 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 郜春海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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