多模型預測控制在高速列車自動駕駛系統(tǒng)中的應用研究.pdf

1、高速列車自動駕駛系統(tǒng)研究的關鍵是速度控制器的設計，其速度-位移跟蹤控制功能是高速列車速度跟隨系統(tǒng)的主要功能。由于城市軌道交通與高速鐵路存在較大的區(qū)別，目前應用于城市軌道交通的列車自動駕駛技術不能直接應用在高速鐵路中，而且高速列車的運行過程是復雜、非線性的動態(tài)過程，很難用常規(guī)方法建立精確的列車運動模型。用自動駕駛技術來代替高速列車已有的人工駕駛方式，可以改善列車駕駛策略，提高列車運行的各項性能，因此，本文應用多模型預測控制理論，對高速列車

2、建模與控制方法進行了研究。主要研究內容如下:
　　通過對比分析城市軌道交通中基于通信的列車自動控制系統(tǒng)自動駕駛技術的原理，對高速鐵路列控系統(tǒng)的自動駕駛技術進行了功能需求分析，提出了具有列車自動駕駛子系統(tǒng)的高速鐵路列控系統(tǒng)結構，并分析了列車自動駕駛系統(tǒng)的原理及性能指標。
　　應用多模型策略及其控制方法建立高速列車運動多模型集，采用減法聚類算法結合聚類有效性評判指標，確定最優(yōu)動態(tài)子模型個數，并利用漸消記憶的遞推最小二乘法對高速列

3、車運動方程中的時變參數進行辨識，建立相應的線性模型，從而得到了列車運動過程的線性多模型表示。
　　提出了將基于多模型切換的階梯式廣義預測控制算法應用在高速列車自動駕駛系統(tǒng)控制中的方法，同時，根據列車自動駕駛系統(tǒng)優(yōu)化控制原則及線路模型，確定了列車運行目標曲線，并設計了基于多模型階梯式廣義預測控制算法的列車自動駕駛速度跟隨系統(tǒng)的速度控制器。
　　對基于多模型階梯式廣義預測控制算法的速度控制器的效果進行了仿真驗證，模擬列車運行中參