基于多模型的高速動車組預測控制方法.pdf

1、高速動車組作為一種新型的交通運輸方式，給人們出行帶來了很多便利。近年來，我國的高鐵行業(yè)得到迅速的發(fā)展，高鐵運營總里程已經突破2萬公里，高速動車組運行速度也達到300km/h以上。但是隨著高速動車組運行速度越來越快，傳統(tǒng)的控制方法會存在很多的缺陷，嚴重影響了高速動車組運行的安全與效率。因此，為了高速動車組能夠安全、高效的運行，需要研究符合高速動車組運行的新的建模與控制方法。
　　高速動車組的運行環(huán)境是極其復雜的，運行過程包含許多隨機

2、、未知的狀態(tài)。因此，高速動車組的建模與優(yōu)化控制方法比普通中低速列車的建模與優(yōu)化控制方法要復雜，普通中低速列車的建模與優(yōu)化控制方法無法滿足高速動車組的運行要求。針對高速動車組的運行環(huán)境具有復雜、多變的特點，本文提出對高速動車組的運行過程采用多模型的方法來建立其動力學模型，運用隱式廣義預測控制方法實現(xiàn)高速動車組速度跟蹤控制。具體研究如下：
　　1、高速動車組的運行過程具有很強的非線性，并且高速動車組運行過程的速度越快，非線性特性就會越

3、明顯，這就要求高速動車組的建模與優(yōu)化控制方法更加精確。首先將現(xiàn)場采集的 CRH380AL型高速動車組在徐州東—滕州東的實際運行數(shù)據(jù)，經過處理后按照牽引力和制動力分成牽引和制動兩部分；然后利用模糊 C均值聚類算法結合DB聚類指標確定牽引模型和制動模型的個數(shù)，采用遞推最小二乘法辨識每個牽引和制動的子模型建立牽引和制動模型；最后通過數(shù)據(jù)驗證所建立的模型是合理的。
　　2、由于普通的廣義預測控制算法其算法本身比較復雜，計算量較大。本文設計

4、隱式廣義預測控制器對高速動車組的實際運行過程進行控制。該算法可以直接辨識控制率中的參數(shù)，從而避免求解Diophantine方程，大大簡化了計算量，節(jié)約了運算時間。
　　3、以CRH380AL型高速動車組為研究對象，運用本文提出的建模與控制方法實現(xiàn)高速動車組的速度跟蹤控制，并對該方法進行仿真驗證。文末的仿真結果表明，該方法能夠實現(xiàn)高速動車組輸出速度很好地跟蹤給定的目標速度，速度誤差在允許的范圍內，且滿足限速條件，實現(xiàn)了高速動車組的安