基于多模型的高速列车巡航运行控制研究
发布时间：2022-08-04 16:49
最近10年间,中国高铁建设成果斐然。随着共建“一带一路”倡议的提出以及国家创新驱动发展战略的深入贯彻实施,中国高铁成为新时代中国发展建设的一张靓丽名片。目前,人工智能和自动驾驶成为研究的热点问题,但我国的高速列车仍然以手动控制为主,如何实现高速列车的自动驾驶,成为我国高铁未来的研究趋势,而自动驾驶要解决的首要问题,即要在高速列车运行过程中,实现精确的速度跟踪控制。由于高速列车运行环境复杂,运行过程中会在牵引、制动、惰行三种工况下转换,而巡航模式是高速列车经常采用的运行模式,其运行模式涵盖了三种运行工况,因此,本文选择巡航模式为研究重点。为了解决高速列车难以实现的巡航过程中理想的速度跟踪控制问题,本文提出了一种新的基于多模型的高速列车巡航运行控制策略。首先基于实际的运行数据采用数据聚类方法建立了多个描述高速列车巡航运行过程的模型;然后针对建立的多个子模型,设计自适应模糊PID控制器以控制高速列车高精度的速度跟踪。具体研究内容如下:1、针对我国高速列车运行环境复杂、工况多变的特征,在研究国内外高速列车建模与控制现状的基础上,对高速列车运行过程的受力进行展开分析,从而得出高速列车运行动力学方...
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究意义
1.2 研究背景
1.2.1 高速列车ATC系统
1.2.2 高速列车运行过程建模现状分析
1.2.3 高速列车运行过程控制现状分析
1.2.4 PID控制与模糊控制原理
1.3 主要研究内容
第二章 高速列车巡航运行状态分析
2.1 高速列车运行过程的受力分析
2.1.1 CRH380AL型高速列车简介
2.1.2 受力分析
2.2 高速列车运行动力学方程
2.3 高速列车巡航运行机理分析
2.4 本章小结
第三章 高速列车运行过程建模及仿真分析
3.1 多模型建模方法描述
3.2 高速列车巡航运行过程多模型描述
3.2.1 模糊C-均值聚类(FCM)
3.2.2 改进型FCM算法
3.2.3 模型的建立
3.2.4 多模型参数的辨识
3.3 多模型切换
3.3.1 多模型切换原则的确定
3.3.2 模型切换的稳定性分析
3.4 仿真验证及分析
3.5 本章小结
第四章 高速列车巡航运行的控制器设计
4.1 加入ATO系统的高速列车运行控制系统介绍
4.2 自适应模糊PID控制器的设计
4.2.1 自适应模糊PID控制原理
4.2.2 模糊控制器设计
4.3 基于多模型的高速列车巡航运行控制器设计
4.4 仿真及分析
4.4.1 模糊子集的确定
4.4.2 模糊规则表的确定
4.4.3 控制器的仿真验证
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
个人简历 在读期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]论当前我国铁路发展与科技创新[J]. 邝华彪. 科技经济导刊. 2017(32)
[2]亚洲高速列车市场分析[J]. 王梨英,乔庆林,许镇海. 技术与市场. 2017(09)
[3]基于自适应模糊PID控制的四旋翼飞行器的自主跟踪[J]. 刘友才,吴怀宇,陈洋. 高技术通讯. 2017(02)
[4]中国高速铁路的可持续发展战略（英文）[J]. Ping TAN,Ji-en MA,Jing ZHOU,You-tong FANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics ＆ Engineering）. 2016(12)
[5]飞机空调车的多模型模糊PID控制器设计[J]. 王昕,江航,郑益慧,李立学,刘艳玲. 控制工程. 2016(04)
[6]An Improved Discrete-Time Model for Heterogeneous High-Speed Train Traffic Flow[J]. 许琰,贾斌,李明华,李新刚. Communications in Theoretical Physics. 2016(03)
[7]轨道交通列车恒速运行的优化研究[J]. 张振英,杜广群,王伟. 铁道车辆. 2015(07)
[8]地铁列车基于惰行控制的节能优化运行研究[J]. 黄舰,曲健伟. 机车电传动. 2015(03)
[9]Robust output feedback cruise control for high-speed train movement with uncertain parameters[J]. 李树凯,杨立兴,李克平. Chinese Physics B. 2015(01)
[10]基于改进Event-B建模的高速列车追踪运行仿真研究[J]. 陈永,张薇,胡晓辉. 计算机工程. 2015(08)
博士论文
[1]高速动车组自适应速度跟踪控制[D]. 李中奇.南昌大学 2015
硕士论文
[1]基于多模型的高速动车组预测控制方法[D]. 孙涛.华东交通大学 2017
[2]基于自适应模糊PID控制器的BLSRM的悬浮控制策略[D]. 何英杰.沈阳工业大学 2016
[3]高速动车组改进广义预测自适应速度跟踪控制[D]. 刘盼.华东交通大学 2016
[4]高速列车动力学建模及其横向半主动控制仿真研究[D]. 隋记魁.湖南大学 2012
[5]自适应模糊PID控制器的研究与应用[D]. 朱颖合.杭州电子科技大学 2011
本文编号：3669912
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究意义
1.2 研究背景
1.2.1 高速列车ATC系统
1.2.2 高速列车运行过程建模现状分析
1.2.3 高速列车运行过程控制现状分析
1.2.4 PID控制与模糊控制原理
1.3 主要研究内容
第二章 高速列车巡航运行状态分析
2.1 高速列车运行过程的受力分析
2.1.1 CRH380AL型高速列车简介
2.1.2 受力分析
2.2 高速列车运行动力学方程
2.3 高速列车巡航运行机理分析
2.4 本章小结
第三章 高速列车运行过程建模及仿真分析
3.1 多模型建模方法描述
3.2 高速列车巡航运行过程多模型描述
3.2.1 模糊C-均值聚类(FCM)
3.2.2 改进型FCM算法
3.2.3 模型的建立
3.2.4 多模型参数的辨识
3.3 多模型切换
3.3.1 多模型切换原则的确定
3.3.2 模型切换的稳定性分析
3.4 仿真验证及分析
3.5 本章小结
第四章 高速列车巡航运行的控制器设计
4.1 加入ATO系统的高速列车运行控制系统介绍
4.2 自适应模糊PID控制器的设计
4.2.1 自适应模糊PID控制原理
4.2.2 模糊控制器设计
4.3 基于多模型的高速列车巡航运行控制器设计
4.4 仿真及分析
4.4.1 模糊子集的确定
4.4.2 模糊规则表的确定
4.4.3 控制器的仿真验证
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
个人简历 在读期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]论当前我国铁路发展与科技创新[J]. 邝华彪. 科技经济导刊. 2017(32)
[2]亚洲高速列车市场分析[J]. 王梨英,乔庆林,许镇海. 技术与市场. 2017(09)
[3]基于自适应模糊PID控制的四旋翼飞行器的自主跟踪[J]. 刘友才,吴怀宇,陈洋. 高技术通讯. 2017(02)
[4]中国高速铁路的可持续发展战略（英文）[J]. Ping TAN,Ji-en MA,Jing ZHOU,You-tong FANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics ＆ Engineering）. 2016(12)
[5]飞机空调车的多模型模糊PID控制器设计[J]. 王昕,江航,郑益慧,李立学,刘艳玲. 控制工程. 2016(04)
[6]An Improved Discrete-Time Model for Heterogeneous High-Speed Train Traffic Flow[J]. 许琰,贾斌,李明华,李新刚. Communications in Theoretical Physics. 2016(03)
[7]轨道交通列车恒速运行的优化研究[J]. 张振英,杜广群,王伟. 铁道车辆. 2015(07)
[8]地铁列车基于惰行控制的节能优化运行研究[J]. 黄舰,曲健伟. 机车电传动. 2015(03)
[9]Robust output feedback cruise control for high-speed train movement with uncertain parameters[J]. 李树凯,杨立兴,李克平. Chinese Physics B. 2015(01)
[10]基于改进Event-B建模的高速列车追踪运行仿真研究[J]. 陈永,张薇,胡晓辉. 计算机工程. 2015(08)
博士论文
[1]高速动车组自适应速度跟踪控制[D]. 李中奇.南昌大学 2015
硕士论文
[1]基于多模型的高速动车组预测控制方法[D]. 孙涛.华东交通大学 2017
[2]基于自适应模糊PID控制器的BLSRM的悬浮控制策略[D]. 何英杰.沈阳工业大学 2016
[3]高速动车组改进广义预测自适应速度跟踪控制[D]. 刘盼.华东交通大学 2016
[4]高速列车动力学建模及其横向半主动控制仿真研究[D]. 隋记魁.湖南大学 2012
[5]自适应模糊PID控制器的研究与应用[D]. 朱颖合.杭州电子科技大学 2011
本文编号：3669912
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