列車在線辨識(shí)與預(yù)測控制研究.pdf

1、列車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)(ATO)能夠代替有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)進(jìn)行列車自動(dòng)駕駛的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)列車安全、可靠、高效的運(yùn)行。對列車運(yùn)行過程進(jìn)行準(zhǔn)確描述以及設(shè)計(jì)合理有效的列車速度控制算法是實(shí)現(xiàn)具有良好性能的ATO系統(tǒng)的基礎(chǔ)，并能提高列車運(yùn)行過程中的平穩(wěn)性、節(jié)能性等運(yùn)行品質(zhì)。
　　論文從實(shí)際工程應(yīng)用的角度出發(fā)，研究了一種基于遞推最小二乘法(RLS)的列車在線辨識(shí)方法，解決含有噪聲干擾下的參數(shù)辨識(shí)問題以及時(shí)變參數(shù)辨識(shí)問題。并且，在此基礎(chǔ)上，針對列車運(yùn)行過程的

2、不確定性，對廣義預(yù)測控制(GPC)在ATO系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，從而為提高列車自動(dòng)運(yùn)行控制性能及實(shí)現(xiàn)列車ATO系統(tǒng)最優(yōu)控制提供依據(jù)。
　　論文主要研究內(nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　1.通過研究ATO系統(tǒng)的功能和基本結(jié)構(gòu)對ATO系統(tǒng)進(jìn)行了簡化，以列車單質(zhì)點(diǎn)模型為基礎(chǔ)，分析列車運(yùn)行過程受力情況，建立了列車運(yùn)行過程的模型結(jié)構(gòu);
　　2.針對列車模型參數(shù)辨識(shí)中存在的時(shí)變參數(shù)辨識(shí)問題和含有噪聲干擾下的參數(shù)辨識(shí)問題，提出AM-VFF-R

3、LS算法，并進(jìn)行列車模型參數(shù)辨識(shí)。該方法采用遞推最小二乘法辨識(shí)模型參數(shù)，利用可變遺忘因子跟蹤時(shí)變參數(shù)，并且通過輔助模型提高了參數(shù)辨識(shí)的準(zhǔn)確度。論文以杭州地鐵4號(hào)線的運(yùn)行數(shù)據(jù)為例，驗(yàn)證了本文所采用的列車模型及參數(shù)在線辨識(shí)方法的有效性和優(yōu)越性;
　　3.研究了GPC的原理、特點(diǎn)及其在工業(yè)應(yīng)用中存在的缺點(diǎn)，采用了基于階梯式控制策略的GPC優(yōu)化算法進(jìn)行列車速度控制。該算法在傳統(tǒng)的GPC算法的基礎(chǔ)上，采用階梯式控制策略規(guī)劃控制量，將未來的控

4、制變化作為反饋量，使用AM-VFF-RLS算法在線辨識(shí)預(yù)測模型參數(shù)，并考慮列車實(shí)際輸入約束條件，實(shí)時(shí)計(jì)算列車運(yùn)行所需牽引/制動(dòng)力，保證列車自動(dòng)駕駛的準(zhǔn)確性和平穩(wěn)性;
　　4.使用MATLAB編程進(jìn)行基于GPC的ATO系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)?；诤贾莸罔F4號(hào)線的運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用基于階梯控制策略的GPC優(yōu)化控制算法對列車進(jìn)行速度控制，并與傳統(tǒng)的GPC控制算法結(jié)果進(jìn)行對比。仿真結(jié)果表明本論文設(shè)計(jì)的列車速度控制算法能夠滿足列車自動(dòng)駕駛速度的跟蹤要求