基于智能控制算法的列車自動駕駛系統(tǒng)的優(yōu)化研究.pdf

1、隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，城市規(guī)模越來越大，城市人口不斷增多，現(xiàn)有的城市交通網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以滿足城市發(fā)展的要求。根據(jù)國際上大型城市交通發(fā)展的經(jīng)驗，軌道交通對于緩解城市交通壓力，增加城市交通活力起著舉足輕重的作用。在此背景下，因為列車自動駕駛（ATO）系統(tǒng)具有提高軌道交通運行效率，加快列車運行速度，保證行車安全等功能，開發(fā)高效智能的列車自動駕駛系統(tǒng)就顯得至關(guān)重要。 本文討論了列車自動駕駛系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、功能和列車自動駕駛的操縱原則

2、，指出應(yīng)用基于傳統(tǒng)控制理論的PID控制器來進(jìn)行已不能適應(yīng)列車運行參數(shù)的非線性和時變性，很難真實反映實際情況，從而使速度控制的平滑性受到破壞，牽引和制動的切換頻繁，影響了系統(tǒng)舒適性的要求，同時也影響了列車的節(jié)能性能和停車精度。而采用先進(jìn)的智能控制方法對傳統(tǒng)的控制器及其追蹤曲線進(jìn)行優(yōu)化，則可有效解決上述問題。 模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法是近些年來發(fā)展較快的三種智能算法，能在不同程度上模仿司機(jī)的操作行為，因此可以用來優(yōu)化和改進(jìn)傳統(tǒng)的

3、ATO控制系統(tǒng)。本文依次介紹了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法在優(yōu)化PID控制系統(tǒng)及其目標(biāo)曲線中的應(yīng)用，并用Matlab和Simlink工具箱進(jìn)行了建模仿真。主要研究內(nèi)容如下： （1）通過對列車自動駕駛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的研究，總結(jié)列車自動駕駛系統(tǒng)的駕駛策略及優(yōu)化操縱原則，分析ATO系統(tǒng)的所要達(dá)到的性能指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上對列車運行進(jìn)行建模。 （2）設(shè)計列車自動駕駛算法。首先根據(jù)傳統(tǒng)的控制算法設(shè)計PID控制器，跟蹤列車目標(biāo)曲線行車，

4、在此基礎(chǔ)上引入對傳統(tǒng)PID控制器及其目標(biāo)曲線進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)的智能控制算法：模糊控制算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法和遺傳算法控制算法。 （3）依次實現(xiàn)三種智能算法在ATO系統(tǒng)中應(yīng)用的仿真建模。根據(jù)ATO系統(tǒng)優(yōu)化操縱所要達(dá)到的五項性能要求，依次基于以上三種智能算法，為ATO系統(tǒng)設(shè)計更優(yōu)秀的PID控制器和更合理的目標(biāo)曲線，并對其性能進(jìn)行了評價分析。 （4）對優(yōu)化了的ATO系統(tǒng)的整體控制效果進(jìn)行仿真驗證。在選取實際線路參數(shù)和列車參數(shù)的情