高速动车组ANFIS建模与速度跟踪控制方法研究

摘要

高速动车组是由复杂技术装备组成、在复杂环境中运行、完成具有复杂时空分布特征的位移服务的非线性动力学系统。基于高速动车组实际运营工况和给定站间V-S曲线(列车运行速度-运行距离曲线)的人工操纵控制模式难以保证动车组高标准的运行性能要求。
　　针对高速动车组运行过程现状，考虑其运行过程复杂、环境不确定和非线性动力学特性，基于高速动车组牵引/制动特性曲线和实际运行数据，研究高速动车组运行过程ANFIS建模和速度跟踪控制。具体研究如下：
　　1、以CRH380AL型动车组为研究对象，根据其实际运行数据和特性曲线，采用数据驱动建模方法，建立动车组运行过程ANFIS模型。首先采用减法聚类方法确定模型的最佳规则数，接着运用梯度下降算法和最小二乘法优化模型的参数，并最终得到最优的动车组运行过程ANFIS模型。实验结果表明所建立的高速动车组ANFIS模型精确度高。
　　2、基于动车组ANFIS模型，提出具有自适应特性的广义预测控制方法，完成动车组运行速度的高精度跟踪，实现动车组安全、高效、正点、舒适运行；并与动车组的PID控制算法和自适应鲁棒控制方法进行实验对比，结果表明所提控制方法跟踪控制精度高，满足高速动车组安全、正点、舒适、节能的运行需求。
　　3、考虑高速动车组由若干动车/拖车固定编组而成的结构特征，基于动车组牵引/制动特性曲线和实际运行数据，建立动车组运行过程多质点多ANFIS模型。以CRH380A型动车组为实验对象，验证所建立的高速动车组多ANFIS模型的准确性与精确性。
　　4、在所建立的高速动车组多ANFIS模型的基础上，提出基于多ANFIS模型的动车组运行速度预测控制方法，给出了各车体牵引/制动力和运行速度同步跟踪控制策略。与基于机理模型的预测控制方法的对比实验验证所提方法的优越性。

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第一章 绪论

1 .1 前言

1 .2 国内外现状分析

1 .3 主要研究内容

第二章 高速动车组运行过程ANF IS模型

2 .1 高速动车组运行过程动力学分析

2.2 ANFIS模型

2 .3 基于ANFIS的高速动车组运行过程建模

2.4 CRH380AL型动车组建模实验验证

2 .5 本章小结

第三章 基于ANF IS模型的高速动车组预测控制

3 .1 预测控制

3 .2 高速动车组预测控制原理框图

3 .3 高速动车组预测控制算法

3.4 CRH380AL型动车组控制实验验证

3 .5 本章小结

第四章 高速动车组运行过程多质点建模

4 .1 高速动车组运行过程多质点建模

4 .2 基于ANFIS的高速动车组多质点建模

4.3 CRH380A型动车组多ANFIS建模实验验证

4 .4 本章小结

第五章 高速动车组运行过程多质点建模与控制

5 .1 基于状态空间模型的预测控制

5 .2 基于多AN FI S模型的高速动车组多质点跟踪控制

5.3 C RH380A型动车组控制实验验证

5 .4 本章小结

第六章 总结与展望

6 .1 工作总结

6 .2 课题展望

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢