基于模糊控制的移频轨道电路补偿电容配置研究

摘要

我国高速铁路的发展对列车运行的安全性提出了更高的要求。在ZPW-2000系列轨道电路的信息传输中，各个部件的协同工作会使得轨道电路整体运行良好。补偿电容作为轨道电路中不可或缺的元件之一，能否起到精确有效的补偿至关重要。补偿电容处于户外，外界环境的影响比较明显，自然气候环境的变化会影响轨道电路的性能。根据不同的自然地理、气候和工作环境，补偿电容的配置遵循着不同的方法。
　　针对线路上按照100m间隔，不同载频配置不同大小的补偿电容。本文提出建立模糊模型，并经过优化改进移频轨道电路补偿电容的配置模型，具体研究内容如下:
　　(1)研究了温度、湿度等气候条件变化时，移频轨道电路补偿电容配置值变化与满足列车运行的最优条件之间的关系，并对输入参数条件进行了模糊论域的划分。确定了移频轨道电路补偿电容配置输入和输出的关系。
　　(2)通过以常用的1700Hz的移频轨道电路配置55μF补偿电容作为重点研究对象，详细介绍了系统的工作原理，针对移频轨道电路补偿电容配置过程中温、湿度变化的非线性和相互扰动、耦合现象，具体研究了移频轨道电路补偿电容配置过程中温、湿度变化的规律和移频轨道电路补偿电容配置的系统需求，建立模糊逻辑数学模型，经过分析建立了模糊控制模型，设计基于模糊控制技术的模糊控制器并制定了模糊控制查询表。
　　(3)针对模糊隶属度函数参数选取中的人为主观因素对输出结果的影响，研究了采用遗传算法进行全局搜索的优化方法，对移频轨道电路补偿电容配置过程中的温、湿度参数隶属度函数参数进行了优化。并通过仿真计算，对结果进行了对比分析。
　　(4)针对模糊系统缺少自学习能力的缺陷，利用神经网络的自学习能力和模糊系统的推理能力相融合，构建模糊—神经网络系统，对移频轨道电路补偿电容配置控制系统进行了优化改进，最后通过仿真验证，对系统的结果进行了分析和研究。
　　最后，通过对研究过程的总结和移频轨道电路补偿电容配置实际应用的进一步分析，提出了有待深入研究的问题。
　　结合理论研究与工程实践的两个方面，本文的研究成果对移频轨道电路补偿电容配置方法的实际应用具有参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景和研究意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

2 智能算法相关理论

2．1 模糊控制

2．2 遗传算法

2．3 神经网络

2．4 智能控制算法的优缺点及融合

2．4．1 智能控制算法的优缺点分析

2．4．2 智能控制算法的融合

2．5 小结

3 模糊控制模型的建立

3．1 模型及算法设计

3．2 仿真及结果分析

3．3 小结

4 模糊控制模型的优化与改进

4．1 遗传算法对模糊控制模型的优化

4．1．1 遗传算法优化算法设计

4．1．2 优化算法仿真

4．1．3 结果分析

4．2 神经网络对模糊控制模型的改进

4．2．1 神经网络改进算法设计

4．2．2 改进算法仿真

4．2．3 结果分析

4．3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果