ATO目标速度曲线优化及跟随控制研究

摘要

列车自动运行ATO系统是列车运行控制ATC系统的重要子系统,其在列车超速防护(ATP)子系统的实时监控下保证列车安全、高效、准点的运行。现阶段,由于我国高速铁路的蓬勃发展,列车运行速度提高、行车密度加大,人工驾驶模式已很难满足列车运行的控制要求。因此,为了提高列车运行的效率,降低司机的劳动强度,需要开发高效智能的ATO系统实现对列车的自动控制。本文结合高速铁路列车运行控制的特点,应用粒子群优化算法和模糊自适应控制理论,对适合高速铁路的ATO系统算法进行了深入的研究。
　　 论文在深入剖析ATO系统结构功能的基础上,对列车运行中的控制策略和优化运行原则进行总结,分别建立模型对ATO系统的控制性能指标进行描述。以列车运行中的工况转换点为优化对象,列车运行中的安全性为约束,精确停车、准点、舒适性以及能耗为多目标优化函数,采用粒子群算法优化生成ATO目标速度曲线,通过研究分析模糊控制和自适应控制理论,综合两者的优点,运用模糊自适应控制理论设计ATO速度控制器,并将其控制性能与PID控制进行比较分析。最后,以CRH2型动车组为实例控制对象,结合典型的线路数据,设计相应的仿真软件对该算法进行仿真分析。
　　 本文将粒子群算法和模糊自适应控制理论应用于ATO系统的研究中,仿真结果表明,应用该算法能满足ATO系统对列车运行控制的各个性能指标要求。期望能为ATO系统的研究与开发扩展思路。