【摘要】：近年來,我國城市軌道交通系統(tǒng)的快速發(fā)展使交通擁擠、環(huán)境污染、交通能耗過大等城市發(fā)展的重要問題得到了極大的改善。隨著國內(nèi)城市軌道交通的運輸需求不斷增長,城市軌道交通系統(tǒng)也迎來了更高效、更安全、更準(zhǔn)時的要求。而目前城軌列車的運行控制系統(tǒng)還是以傳統(tǒng)PID控制器為主,存在著依據(jù)經(jīng)驗值確定參數(shù)、控制器參數(shù)相對固定不能實時調(diào)整的問題,這樣不僅導(dǎo)致人力物力的大量消耗,又使列車運行控制器難以應(yīng)對外界條件的變化。因此,對PID控制器參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整的探究是十分必要的。針對上述問題,結(jié)合城市軌道交通系統(tǒng)中具體應(yīng)用需求,本文給出了ATO系統(tǒng)中PID控制器參數(shù)實時自整定的方案。本文基于列車實際運行數(shù)據(jù),結(jié)合列車控制指令的特點,提出更精確的列車動力學(xué)模型作為PID控制器的受控對象。該動力學(xué)模型包含惰行階段、啟動階段、復(fù)牽階段、牽引中斷階段、制動階段五個列車運行階段,同時給出16個相應(yīng)的模型參數(shù)可根據(jù)站間數(shù)據(jù)進行擬合。為了達到PID控制器參數(shù)實時精確擬合的效果,本文提出了具有融合機制的雙子群果蠅優(yōu)化算法,該算法在種群劃分和種群融合兩方面進行了改進,在運行時間變化不大的同時極大改善了算法的尋優(yōu)精度。通過與其他群體智能算法進行仿真對比,該算法在穩(wěn)定性、運行時間和尋優(yōu)精度上具有極大優(yōu)勢。因此,本文以北京地鐵亦莊線為例,應(yīng)用該算法對PID控制器及列車動力學(xué)模型參數(shù)進行精確擬合。本文根據(jù)PID控制器參數(shù)擬合的應(yīng)用流程開發(fā)了相應(yīng)的仿真軟件,該仿真軟件提供了列車動力學(xué)模型參數(shù)擬合功能與PID控制器參數(shù)擬合功能,并為用戶提供了友好方便的軟件界面。本文應(yīng)用該軟件,對北京地鐵亦莊線隧道內(nèi)外和不同天氣下的站間運行數(shù)據(jù)進行了仿真對比,驗證了外界條件的改變對PID控制器參數(shù)的影響,證明了該算法具有良好的收斂精度、穩(wěn)定性和自適應(yīng)性,也進一步證明了該方案對城軌列車PID控制器的參數(shù)調(diào)整有著較高的應(yīng)用價值。
【圖文】：

北京交通大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文列車在實際的行駛過程中，經(jīng)過的軌道不總是平直的。當(dāng)列車行駛在傾上時，就要考慮列車所受的坡道阻力。逡逑坡道阻力，，顧名思義，是由具有坡度的軌道對列車行駛產(chǎn)生的一種運行阻力由列車本身重力產(chǎn)生的分量組成。當(dāng)線路的傾斜角為正即軌道向上列車受到與運行速度方向相反的坡道阻力；當(dāng)線路的傾斜角為負(fù)即軌道時，列車受到與運行速度方向相同的坡道阻力。其受力示意圖如下圖所

于列車固有特性，不同線路、不同型號、不同載重的車輛制動特性曲線也是不同逡逑的。列車制動特性曲線描述的即是列車在當(dāng)前時刻速度下所能輸出的最大制動力逡逑或最大制動加速度。以亦莊線列車為例，其制動特性曲線示意圖如圖２－３所示。逡逑制Ａ逡逑動“逡逑加逡逑速逡逑度邋邐＼逡逑Ｉ邐１逡逑Ｉ邐Ｉ逡逑Ｉ邐！逡逑邐邐￣？逡逑０邐ｖ0邐列車運行速度Ｖ逡逑圖２－３亦莊線制動特性曲線示意圖逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｂｒａｋｉｎｇ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋Ｙｉｚｈｕａｎｇ邋ｌｉｎｅ逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP273.5;U284.48

【參考文獻】

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1 張前圖;房立清;趙玉龍;;具有Levy飛行特征的雙子群果蠅優(yōu)化算法[J];計算機應(yīng)用;2015年05期

2 吳小文;李擎;;果蠅算法和5種群智能算法的尋優(yōu)性能研究[J];火力與指揮控制;2013年04期

3 鄒衛(wèi);城市軌道交通建設(shè)對城市經(jīng)濟發(fā)展的作用[J];科技進步與對策;2004年04期

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本文編號：2654888