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原文传递预设性能的列车自动驾驶控制系统及控制方法

专利名称：	预设性能的列车自动驾驶控制系统及控制方法
摘要：	本发明提供一种预设性能的列车自动驾驶控制系统及方法，属于列车运行控制技术领域。该系统通过列车运行策略优化模块，生成目标位置‑速度曲线，并变换为目标时间‑位置曲线和目标时间‑速度曲线；通过列车位置防护模块实时计算列车当前位置，结合目标时间‑位置曲线，计算列车虚拟控制律；通过列车速度防护模块实时计算列车当前速度，结合目标时间‑速度曲线和虚拟控制律，计算列车的实际控制律；通过列车控制模块将实际控制律来控制列车运行。本发明保证列车的位置跟踪误差和速度跟踪误差在预设范围内，从而提高列车的跟踪控制精度，有效降低了控制性能差导致制动的概率，同时可减少目标曲线与防护曲线间的裕度，提升列车运行效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京交通大学
发明人：	董海荣;高士根;孙亚文;宁滨
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201811581437.3
公开号：	CN109693688A
代理机构：	北京市商泰律师事务所
代理人：	邹芳德
分类号：	B61L23/14(2006.01);B;B61;B61L;B61L23
申请人地址：	100044 北京市海淀区西直门外上园村3号
主权项：	1.一种预设性能的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，包括：列车运行策略优化模块，用于实时优化列车驾驶策略，生成目标位置-速度曲线，并将目标位置-速度曲线变换为目标时间-位置曲线和目标时间-速度曲线；列车位置防护模块，用于实时获取列车当前位置，结合所述目标时间-位置曲线，计算列车虚拟控制律；列车速度防护模块，用于实时获取列车当前速度，结合所述目标时间-速度曲线和所述虚拟控制律，计算列车的实际控制律；列车控制模块，用于根据所述实际控制律来控制列车运行。 2.根据权利要求1所述的预设性能的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车位置防护模块包括位置计算单元、位置误差计算单元、位置误差变换单元、位置误差比例积分单元；所述位置计算单元，用于根据列车速度信息积分计算列车当前位置，并根据定位应答器的数据更新列车位置；所述位置误差计算单元，用于将列车当前位置与所述目标时间-位置曲线求差，得到位置跟踪误差；所述位置误差变换单元，用于所述位置跟踪误差进行信号变换；所述位置误差比例积分单元，用于对所述进行信号变换后的位置跟踪误差进行比例积分计算，得到所述虚拟控制律。 3.根据权利要求2所述的预设性能的列车自动驾驶控制系统，其特征在于，所述列车速度防护模块包括速度计算单元、速度误差计算单元、速度误差变换单元、速度比例积分单元；所述速度计算单元，用于根据测速传感器的数据，实时计算列车当前速度；所述速度误差计算单元，用于将列车当前速度与所述目标时间-速度曲线和所述虚拟控制律求差，得到速度跟踪误差；所述速度误差变换单元，用于对所述速度跟踪误差进行信号变换；所述速度比例积分单元，用于将所述信号变换后的速度跟踪误差进行比例积分计算，得到实际控制律。 4.一种预设性能的列车自动驾驶控制方法，其特征在于，包括如下流程步骤：步骤S110：实时优化列车驾驶策略，生成目标位置-速度曲线，并将目标位置-速度曲线变换为目标时间-位置曲线和目标时间-速度曲线；步骤S120：实时获取列车当前位置，结合所述目标时间-位置曲线，计算列车虚拟控制律；步骤S130：实时获取列车当前速度，结合所述目标时间-速度曲线和所述虚拟控制律，计算列车的实际控制律；步骤S140：根据所述实际控制律来控制列车运行。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S110具体包括：根据线路信息、调度中心发送的站间运行时分和临时限速信息实时优化驾驶策略，生成目标位置-速度曲线，将目标位置-速度曲线变换为目标时间-位置曲线x1r(t)和目标时间-速度曲线x2r(t)。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S120具体包括：根据列车速度信息积分计算列车位置，并根据定位应答器的数据更新列车位置，从而计算列车当前位置x1(t)；将列车当前位置x1(t)与目标时间-位置x1r(t)求差，得到位置跟踪误差s1(t)＝x1(t)-x1r(t)；对位置跟踪误差s1(t)进行变换，变换后的信号为其中，σ(t)＝ε1e-lt+ε2，σ(t)表示性能函数，l代表收敛速度，ε1为初始时刻允许的最大误差，ε2为稳态情况下允许的最大误差；将变换后的信号Z1进行比例积分计算，求和得到虚拟控制律：其中，k11、k12为正常数的控制参数。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S130具体包括：根据测速传感器的数据，实时计算列车当前速度x2(t)；将列车当前速度x2(t)与目标时间-速度x2r(t)、虚拟控制律α(t)求差，得到速度跟踪误差s2(t)＝x2(t)-x2r(t)-α(t)；对速度跟踪误差s2(t)进行变换，变换后的信号为将变换后的信号Z2比例积分计算，求和得到实际控制律：其中，k21、k22为正常数的控制参数。
所属类别：	发明专利