基于多模型的高速動(dòng)車組預(yù)測控制方法.pdf

1、高速動(dòng)車組作為一種新型的交通運(yùn)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(yùn)營總里程已經(jīng)突破2萬公里，高速動(dòng)車組運(yùn)行速度也達(dá)到300km/h以上。但是隨著高速動(dòng)車組運(yùn)行速度越來越快，傳統(tǒng)的控制方法會(huì)存在很多的缺陷，嚴(yán)重影響了高速動(dòng)車組運(yùn)行的安全與效率。因此，為了高速動(dòng)車組能夠安全、高效的運(yùn)行，需要研究符合高速動(dòng)車組運(yùn)行的新的建模與控制方法。
　　高速動(dòng)車組的運(yùn)行環(huán)境是極其復(fù)雜的，運(yùn)行過程包含許多隨機(jī)

2、、未知的狀態(tài)。因此，高速動(dòng)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(fù)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(dòng)車組的運(yùn)行要求。針對(duì)高速動(dòng)車組的運(yùn)行環(huán)境具有復(fù)雜、多變的特點(diǎn)，本文提出對(duì)高速動(dòng)車組的運(yùn)行過程采用多模型的方法來建立其動(dòng)力學(xué)模型，運(yùn)用隱式廣義預(yù)測控制方法實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)車組速度跟蹤控制。具體研究如下：
　　1、高速動(dòng)車組的運(yùn)行過程具有很強(qiáng)的非線性，并且高速動(dòng)車組運(yùn)行過程的速度越快，非線性特性就會(huì)越

3、明顯，這就要求高速動(dòng)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(dòng)車組在徐州東—滕州東的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后按照牽引力和制動(dòng)力分成牽引和制動(dòng)兩部分；然后利用模糊 C均值聚類算法結(jié)合DB聚類指標(biāo)確定牽引模型和制動(dòng)模型的個(gè)數(shù)，采用遞推最小二乘法辨識(shí)每個(gè)牽引和制動(dòng)的子模型建立牽引和制動(dòng)模型；最后通過數(shù)據(jù)驗(yàn)證所建立的模型是合理的。
　　2、由于普通的廣義預(yù)測控制算法其算法本身比較復(fù)雜，計(jì)算量較大。本文設(shè)計(jì)

4、隱式廣義預(yù)測控制器對(duì)高速動(dòng)車組的實(shí)際運(yùn)行過程進(jìn)行控制。該算法可以直接辨識(shí)控制率中的參數(shù)，從而避免求解Diophantine方程，大大簡化了計(jì)算量，節(jié)約了運(yùn)算時(shí)間。
　　3、以CRH380AL型高速動(dòng)車組為研究對(duì)象，運(yùn)用本文提出的建模與控制方法實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)車組的速度跟蹤控制，并對(duì)該方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。文末的仿真結(jié)果表明，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)高速動(dòng)車組輸出速度很好地跟蹤給定的目標(biāo)速度，速度誤差在允許的范圍內(nèi)，且滿足限速條件，實(shí)現(xiàn)了高速動(dòng)車組的安