基于T-S型多模软切换的高速列车速度控制研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hongqiulongxi
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随着高铁技术的快速发展,高速列车运行方式逐渐向着密度大、速度高、运输量大的方向发展,因此对高速列车安全性、平稳性、准点性和舒适性等方面有了更高的要求。本文针对高速列车速度控制的快速性、精度等问题,提出一种基于T-S型模糊加权的多模软切换控制方法。主要研究内容如下:(1)在熟悉高速列车速度控制的国内外发展现状的基础上,分析了高速列车动力学模型,进行了高速列车建模及模型优化研究,依据CRH3的部分数据建立了高速列车运动模型,搭建了高速列车Simulink仿真模型。传统的高速列车单质点模型参数使用经验常数,导致控制效果欠佳,为此在该模型的基础上进行了高速列车模型参数寻优设计。(2)现有的高速列车单质点模型多数没有考虑高速列车长度,在变坡点会出现较大的速度计算误差。分析真实线路上高速列车运行过程中受到的阻力情况,通过对阻力参数的辨识,将高速列车运行过程中的阻力等效于干扰信号折算于高速列车模型中,提出坡道附加阻力优化计算方法,尽可能真实反映高速列车在线路上运行的实际情况。(3)在改进的高速列车运动模型的基础上,使用预测模糊PID单模控制算法对高速列车速度跟踪进行研究,仿真结果发现单一控制算法取得较好效果,但存在一定的优化空间。本文在现有研究的基础上,将两种控制算法结合,采用基于T-S型模糊加权的模糊-预测模糊PID的高速列车速度控制方法。通过T-S型软切换的设计,有效的解决了非软切换所导致的切换振荡问题,控制效果有所改进。通过仿真验证了双模软切换控制算法的优良性能。(4)为改进双模软切换控制存在的速度控制精度等问题,再设计模糊-模糊PID-PI三模软切换控制,利用T-S型模糊推理设计三模软切换,优化3种控制方法的相关参数。通过控制设计与仿真,控制效果得到进一步完善,通过仿真验证了三模软切换控制算法的优良性能。仿真结果表明三模软切换控制同时满足在列车速度控制中对快速性和高精度的控制需求。该方法改善了列车速度控制的动态性能和稳态性能,对其研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
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