多信息融合濾波的多模態(tài)智能控制在高速列車速度控制中的研究.pdf

1、隨著高速鐵路的快速發(fā)展，高速列車的實時運行速度越來越快，推動列車控制技術(shù)和控制性能指標向越來越高的方向發(fā)展。列車運行控制系統(tǒng)是軌道交通系統(tǒng)的核心控制系統(tǒng)，能保證列車安全、暢通運行。高速列車的速度控制是高速列車運行控制系統(tǒng)的重要組成部分。本論文通過對高速列車測速處理誤差的定性分析與定量計算研究，發(fā)現(xiàn)了目前高速列車速度控制的不足，結(jié)合高速列車運行控制的特點，提出了應(yīng)用多信息融合濾波技術(shù)、多模態(tài)智能控制技術(shù)以及速度閉環(huán)控制系統(tǒng)給定值優(yōu)化設(shè)計方

2、法，提高了高速列車的速度控制效果，提高了高速列車的運行效率與高速鐵路線路的通過能力。
　　首先，研究了高速列車的速度傳感器測速原理、速度信息特性、速度檢測處理及速度誤差的定性分析與定量計算等內(nèi)容。對高速列車多速度信息進行了融合濾波研究，結(jié)合檢測并預(yù)處理后的4路速度信息，分別進行了多速度值的算術(shù)平均值融合濾波處理、加權(quán)算術(shù)平均值融合濾波處理、聯(lián)邦卡爾曼濾波算法及自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波算法的融合濾波處理研究。同時還進行了加權(quán)平均值算法在

3、高速列車高速運行與低速運行時的對比研究，設(shè)計了基于高速列車速度的聯(lián)邦卡爾曼濾波與自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波算法，探討了4路傳感器均正常與4路中某路傳感器故障時的自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波問題。對設(shè)計的算法進行了大量的仿真驗證與仿真結(jié)果統(tǒng)計對比分析。
　　其次，依據(jù)高速列車安全、舒適、高效等運行目標，研究了高速鐵路的線路限速、臨時限速、列車參數(shù)與線路參數(shù)等內(nèi)容，設(shè)計了基于Bang-Bang控制、PI控制、自適應(yīng)模糊PID控制及專家監(jiān)視操作控制的

4、多模態(tài)智能控制算法。根據(jù)高速列車的運行特點、線路要求及速度運行狀態(tài)等，優(yōu)化了多模態(tài)智能控制算法的切換閾值。
　　再次，研究了基于多信息融合濾波的多模態(tài)智能控制在高速列車的速度控制方法。根據(jù)真實列車參數(shù)與線路參數(shù)，分析了高速列車的受力與力計算，實現(xiàn)了高速列車速度的多模態(tài)智能控制設(shè)計與仿真。研究了基于多信息融合濾波的多模態(tài)智能控制算法，完成了高速列車的速度控制程序總流程圖設(shè)計，以及基于真實列車參數(shù)與線路參數(shù)的高速列車速度控制設(shè)計，對設(shè)

5、計的方法與算法在MATLAB下編程與仿真驗證。
　　最后，設(shè)計了基于脈沖信號采集卡的模擬仿真測試平臺。該平臺利用了組態(tài)軟件讀取硬件接口數(shù)據(jù)能力強的優(yōu)點與MATLAB軟件數(shù)據(jù)處理能力強的優(yōu)點，完成了基于脈沖信號采集卡的模擬速度數(shù)據(jù)采集、存儲、處理與顯示等功能，并通過OPC技術(shù)實現(xiàn)了組態(tài)軟件與MATLAB軟件之間的數(shù)據(jù)通信，同時將接收到的4路實時模擬速度數(shù)據(jù)在MATLAB軟件下進行了多信息融合濾波與多模態(tài)智能控制處理，實現(xiàn)了基于模擬測

6、試平臺的多信息融合濾波與多模態(tài)智能控制仿真。
　　以上針對高速列車速度控制設(shè)進行了多速度信息融合濾波仿真、多模態(tài)智能控制仿真以及基于多信息融合濾波的多模態(tài)智能控制仿真，根據(jù)仿真結(jié)果知，聯(lián)邦卡爾曼融合濾波及自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼融合濾波處理取得了較好的效果，自適應(yīng)聯(lián)邦卡爾曼濾波算法應(yīng)用于高速列車測速處理系統(tǒng)，提高了測速處理精度與系統(tǒng)的容錯能力；多模態(tài)智能控制使高速列車速度控制系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能；結(jié)合多信息融合濾波與多模態(tài)智能