本文關(guān)鍵詞：基于在線規(guī)劃的高速動(dòng)車組智能駕駛算法研究

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【摘要】：摘要：隨著中國(guó)高速鐵路建設(shè)制造技術(shù)的迅猛發(fā)展,中國(guó)高鐵“走出去”的步伐正加速助推“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于人工駕駛操縱的優(yōu)化,動(dòng)車組自動(dòng)駕駛技術(shù)能有效規(guī)避因人為操作失誤帶來(lái)的安全隱患,發(fā)揮高速高效的運(yùn)營(yíng)優(yōu)勢(shì)。未來(lái)在動(dòng)車組自動(dòng)駕駛方向的研究更符合鐵路智能化的新技術(shù)潮流。目前自動(dòng)駕駛技術(shù)(Automatic Train Operation，， ATO)在部分地鐵線上得到了很好的推廣應(yīng)用,如上海地鐵10號(hào)線以及北京在建的燕房線,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。而動(dòng)車組高速高密度地追蹤運(yùn)行導(dǎo)致控制過程復(fù)雜,眾多學(xué)者致力于高速動(dòng)車組的駕駛操縱優(yōu)化算法的研究,以同時(shí)滿足安全苛求性、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化、乘客舒適性以及準(zhǔn)時(shí)正點(diǎn)的多目標(biāo)控制要求。多數(shù)的動(dòng)車組的優(yōu)化操縱算法的研究以追蹤離線目標(biāo)速度曲線為核心,缺乏對(duì)復(fù)雜線路條件的靈活適應(yīng)性,而且離線優(yōu)化的目標(biāo)速度很難兼顧多目標(biāo)控制要求,主要依靠司機(jī)的操控水平和經(jīng)驗(yàn)。本文擺脫追蹤目標(biāo)速度曲線的固定模式,根據(jù)優(yōu)秀司機(jī)的駕駛操縱規(guī)則以及駕駛數(shù)據(jù)建立專家知識(shí)庫(kù),通過在線學(xué)習(xí)算法進(jìn)行優(yōu)化,以達(dá)到多目標(biāo)的控制要求。本文高速動(dòng)車組的智能駕駛算法的研究從以下幾個(gè)方向展開：首先,分析優(yōu)秀司機(jī)的駕駛操縱規(guī)律及動(dòng)車組的牽引、制動(dòng)特性曲線數(shù)據(jù),建立專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫(kù),并采用單位移多質(zhì)點(diǎn)模型對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行建模仿真。然后,綜合考慮線路限速、臨時(shí)限速、ATP監(jiān)控設(shè)備的限速值,操縱動(dòng)車組不超速報(bào)警、不觸發(fā)制動(dòng),實(shí)現(xiàn)“貼限運(yùn)行”。最大限度發(fā)揮高速動(dòng)車組的速度優(yōu)勢(shì),縮短追蹤時(shí)間間隔。建立計(jì)劃運(yùn)營(yíng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)分配和調(diào)整策略,以達(dá)到準(zhǔn)點(diǎn)的控制要求。利用經(jīng)驗(yàn)步長(zhǎng)最速下降法和改進(jìn)隨機(jī)元下降法,不斷優(yōu)化控制器輸出,以達(dá)到減少工況切換次數(shù),提高舒適度的目標(biāo)。最后,利用Simulink動(dòng)態(tài)仿真工具,搭建高速動(dòng)車組智能駕駛仿真平臺(tái)。為方便用戶操作、直觀顯示仿真結(jié)果,還搭建了仿真用戶界面(Graphical User Interface, GUI)。利用北京-天津南的實(shí)際線路數(shù)據(jù),將Fuzzy PID算法作為參照,對(duì)本文提出基于精確在線規(guī)劃的智能駕駛算法(Exact Online Programming Driving,簡(jiǎn)稱EOPD)和基于非精確在線規(guī)劃的智能駕駛算法(Inexact Online Programming Driving,簡(jiǎn)稱IOPD)進(jìn)行驗(yàn)證,兩種算法的控制效果符合動(dòng)車組實(shí)際控制要求,符合優(yōu)秀司機(jī)駕駛規(guī)律。為進(jìn)一步驗(yàn)證算法的適應(yīng)性,通過人為設(shè)置復(fù)雜限速和改變動(dòng)車組模型參數(shù)進(jìn)行多次仿真驗(yàn)證,表明EOPD算法和IOPD算法的適應(yīng)性良好。
【關(guān)鍵詞】：高速動(dòng)車組 在線學(xué)習(xí) 多目標(biāo)控制 專家知識(shí)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U266;U284.48
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-16
• 1.1 動(dòng)車組控制系統(tǒng)概述11-12
• 1.1.1 CTCS系統(tǒng)概述11-12
• 1.1.2 ATC系統(tǒng)概述12
• 1.2 動(dòng)車組自動(dòng)駕駛算法研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 選題背景及研究意義14-15
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)和研究?jī)?nèi)容15-16
• 2 動(dòng)車組動(dòng)力學(xué)建模16-24
• 2.1 動(dòng)車組受力分析16-19
• 2.1.1 動(dòng)車組運(yùn)行阻力16-17
• 2.1.2 動(dòng)車組牽引力17-18
• 2.1.3 動(dòng)車組制動(dòng)力18-19
• 2.1.4 動(dòng)車組動(dòng)態(tài)分析19
• 2.2 動(dòng)車組數(shù)學(xué)模型比較19-23
• 2.2.1 單質(zhì)點(diǎn)模型20
• 2.2.2 多質(zhì)點(diǎn)模型20-21
• 2.2.3 單位移多質(zhì)點(diǎn)模型21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 3 高速動(dòng)車組智能駕駛算法實(shí)現(xiàn)24-44
• 3.1 基于Fuzzy PID的高速動(dòng)車組駕駛算法24-29
• 3.1.1 模糊控制器設(shè)計(jì)24-27
• 3.1.2 目標(biāo)速度曲線的生成27-29
• 3.2 基于精確在線規(guī)劃的高速動(dòng)車組智能駕駛算法29-39
• 3.2.1 貼限運(yùn)行29-31
• 3.2.2 專家知識(shí)31-32
• 3.2.3 動(dòng)態(tài)時(shí)間分配機(jī)制32-35
• 3.2.4 控制規(guī)則推理35-37
• 3.2.5 經(jīng)驗(yàn)步長(zhǎng)最速下降法37-39
• 3.3 基于非精確在線規(guī)劃的高速動(dòng)車組智能駕駛算法39-42
• 3.3.1 非精確一維搜索39-41
• 3.3.2 改進(jìn)隨機(jī)元下降法41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 4 高速動(dòng)車組智能駕駛仿真平臺(tái)44-52
• 4.1 高速動(dòng)車組Simulink仿真模型44-48
• 4.1.1 動(dòng)車組模型模塊46-47
• 4.1.2 智能控制器模塊47-48
• 4.2 圖形用戶界面(GUI)48-50
• 4.3 本章小結(jié)50-52
• 5 仿真測(cè)試與評(píng)估分析52-70
• 5.1 算法評(píng)估指標(biāo)52-53
• 5.2 仿真參數(shù)選取53-54
• 5.3 實(shí)際線路仿真分析54-63
• 5.4 模型魯棒性及適應(yīng)性分析63-68
• 5.4.1 動(dòng)車組參數(shù)變化魯棒性分析63-66
• 5.4.2 復(fù)雜限速適應(yīng)性分析66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-70
• 6 結(jié)論與展望70-72
• 6.1 結(jié)論70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 圖索引75-77
• 表索引77-78
• 作者簡(jiǎn)歷78-80
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集80

【相似文獻(xiàn)】

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1 苑豐彪;楊君;;高速動(dòng)車組輔助供電系統(tǒng)[J];機(jī)車電傳動(dòng);2009年01期

2 梁成谷;;成都至重慶首列“和諧號(hào)”動(dòng)車組發(fā)車[J];鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì);2009年10期

3 呂碧峰;;我國(guó)新一代高速動(dòng)車組制造工藝技術(shù)的應(yīng)用與集成[J];科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào);2010年16期

4 林興鵬;;淺談高速動(dòng)車組的檢修[J];中國(guó)科技信息;2011年06期

5 馬金章;;確保高速動(dòng)車組檢修運(yùn)用安全質(zhì)量的思考[J];中國(guó)鐵路;2011年04期

6 ;我國(guó)自主研制的高寒動(dòng)車組完成“熱身”[J];鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì);2012年06期

7 魏海霞;王海;;近似法加工在高速動(dòng)車組中的應(yīng)用[J];金屬加工(冷加工);2012年14期

8 宋增明;安春雷;馬建立;;高速動(dòng)車組擋風(fēng)玻璃機(jī)械化裝置的工藝設(shè)計(jì)開發(fā)[J];中國(guó)科技信息;2013年07期

9 趙慶祥;張波;鄧孝貴;韓慶坤;;高速動(dòng)車組生產(chǎn)計(jì)劃三層管控體系研究[J];裝備制造技術(shù);2013年03期

10 陳友偉;;高速動(dòng)車組制動(dòng)信息顯示平臺(tái)設(shè)計(jì)[J];中國(guó)鐵路;2013年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉永強(qiáng);楊紹普;;基于磁流變阻尼器的高速動(dòng)車組半主動(dòng)振動(dòng)控制與時(shí)滯分析[A];第九屆全國(guó)動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議手冊(cè)[C];2012年

2 李志國(guó);孫立梅;;高速動(dòng)車組檢修形勢(shì)淺析[A];第三屆鐵路安全風(fēng)險(xiǎn)管理及技術(shù)裝備研討會(huì)論文集（中冊(cè)）[C];2012年

3 王興宇;周殿買;范軍;;高速動(dòng)車組振動(dòng)特性智能化監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)研究[A];第八屆中國(guó)智能交通年會(huì)論文集[C];2013年

4 劉飛;李茂林;;淺談數(shù)字化影視系統(tǒng)在高速動(dòng)車組中的應(yīng)用[A];2008年中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)牽引動(dòng)力學(xué)術(shù)年會(huì)——?jiǎng)榆嚱M、大功率交流傳動(dòng)機(jī)車研討會(huì)論文集[C];2008年

5 馬新娜;;基于磁流變阻尼器的高速動(dòng)車組系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究[A];The 5th 全國(guó)動(dòng)力學(xué)與控制青年學(xué)者研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

6 李躍;;高速動(dòng)車組車體涂層劃痕修復(fù)方法與技巧[A];第八屆中國(guó)智能交通年會(huì)論文集[C];2013年

7 劉利國(guó);;高速動(dòng)車組調(diào)試故障分析[A];第八屆中國(guó)智能交通年會(huì)論文集[C];2013年

8 ;我國(guó)最新型高速動(dòng)車組投入京滬高鐵運(yùn)營(yíng)[A];成都市“兩快兩射”快速路系統(tǒng)工程論文專輯[C];2014年

9 姚小清;;高速動(dòng)車組制動(dòng)技術(shù)[A];中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)牽引動(dòng)力委員會(huì)制動(dòng)學(xué)組2008年學(xué)術(shù)年會(huì)——高速鐵路動(dòng)車組和重載列車制動(dòng)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

10 彭若龍;查國(guó)濤;姜其斌;;高速動(dòng)車組約束阻尼設(shè)計(jì)及仿真分析[A];2011'中國(guó)西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 歐陽(yáng)潔;時(shí)速300公里動(dòng)車組年底問世[N];人民日?qǐng)?bào);2007年

2 張夢(mèng)謙邋胡海嘯;首列時(shí)速300公里動(dòng)車組車體在青島下線[N];中國(guó)稅務(wù)報(bào);2007年

3 王楊;高速動(dòng)車組領(lǐng)跑中國(guó)鐵路[N];證券日?qǐng)?bào);2008年

4 歐陽(yáng)波;和諧號(hào)長(zhǎng)大編組動(dòng)車組問世[N];中國(guó)證券報(bào);2008年

5 本報(bào)記者 嚴(yán)冰;中國(guó)高速動(dòng)車組馳出自主創(chuàng)新之路[N];人民日?qǐng)?bào)海外版;2008年

6 本報(bào)記者 樊江濤;世界先進(jìn)水平動(dòng)車組下線 “唐山制造”跑出中國(guó)速度[N];河北日?qǐng)?bào);2008年

7 記者 嚴(yán)冰;國(guó)產(chǎn)動(dòng)車組采購(gòu)大單簽署[N];人民日?qǐng)?bào)海外版;2009年

8 記者 王小潤(rùn);新一代高速動(dòng)車組研發(fā)工作全面啟動(dòng)[N];光明日?qǐng)?bào);2009年

9 記者 徐建華;新一代高速動(dòng)車組跑出世界新速度[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2009年

10 記者 和平;百列國(guó)產(chǎn)新一代高速動(dòng)車組將于2011年駛上京滬高鐵[N];人民鐵道;2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 劉永強(qiáng);基于磁流變阻尼器的高速動(dòng)車組半主動(dòng)控制與時(shí)滯分析[D];北京交通大學(xué);2011年

2 何灼馀;高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架—系橡膠節(jié)點(diǎn)頻率—?jiǎng)偠忍匦约捌溆绊懷芯縖D];西南交通大學(xué);2012年

3 王建斌;高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強(qiáng)度設(shè)計(jì)與試驗(yàn)驗(yàn)證[D];西南交通大學(xué);2010年

4 王東屏;CFD數(shù)值仿真建模技術(shù)研究及其在高速動(dòng)車組中的驗(yàn)證[D];大連交通大學(xué);2006年

5 安琪;高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架柔性構(gòu)架動(dòng)態(tài)特性研究[D];西南交通大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 門見強(qiáng);高寒條件下高速動(dòng)車組的動(dòng)力學(xué)性能研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 葉洋;高速動(dòng)車組牽引動(dòng)力單元配置研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 李軒墨;高速動(dòng)車組輪對(duì)維修策略研究[D];西南交通大學(xué);2015年

4 李振寶;基于車輪踏面等效斜度的高速動(dòng)車組運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性研究[D];西南交通大學(xué);2015年

5 李定遠(yuǎn);面向輕量化的高速動(dòng)車組構(gòu)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];西南交通大學(xué);2015年

6 茍青炳;高速動(dòng)車組用踏面清掃器的研制[D];上海交通大學(xué);2015年

7 栗海濤;高速動(dòng)車組動(dòng)力轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)分析及動(dòng)態(tài)仿真[D];石家莊鐵道大學(xué);2015年

8 康衛(wèi)林;高速動(dòng)車組設(shè)備艙通風(fēng)格柵氣粒分離特性的數(shù)值模擬[D];蘭州交通大學(xué);2015年

9 程寶;基于在線規(guī)劃的高速動(dòng)車組智能駕駛算法研究[D];北京交通大學(xué);2016年

10 王穎超;高速動(dòng)車組粘著控制算法研究[D];北京交通大學(xué);2009年

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