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智能网联单轨捷运车辆智能编组分布式协同巡航控制研究

智能网联单轨捷运车辆智能编组分布式协同巡航控制研究

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作者：刘浩鸣重庆交通大学

学位级别：硕士

城市轨道交通是解决中小城市交通问题的有效途径,智能网联单轨捷运系统是城市轨道交通可持续健康发展的重要研究方向。智能网联单轨捷运系统的表现形态是智能编组运行,要实现智能网联单轨捷运系统的高质量智能编组运行,必须解决单轨捷... 详细信息

城市轨道交通是解决中小城市交通问题的有效途径,智能网联单轨捷运系统是城市轨道交通可持续健康发展的重要研究方向。智能网联单轨捷运系统的表现形态是智能编组运行,要实现智能网联单轨捷运系统的高质量智能编组运行,必须解决单轨捷运车辆运行过程中的分布式协同巡航控制这一关键技术难题。开展智能网联单轨捷运车辆智能编组分布式协同巡航控制研究并寻求有效的分布式协同巡航控制算法具有重要的理论价值与现实意义。本论文围绕智能网联单轨捷运车辆智能编组分布式协同巡航控制进行深入研究,主要研究工作及内容如下:1.智能网联单轨捷运车辆智能编组分布式固定时间协同巡航控制架构研究。分析智能网联单轨捷运车辆特点,根据单轨捷运车辆的结构及跨座式单轨牵引动力学,推导并建立了单轨捷运车辆单编组动力学模型,进而推导出了多编组动力学模型;明确了单轨捷运车辆智能编组队列在巡航过程中的控制目标,运用了领航—跟随模式的编组队列行驶模式,根据编组队列运行特点选择了适用的编组间通讯拓扑结构,运用代数图论描述编组间的通讯拓扑关系;构建了基于固定时间理论的分布式协同巡航控制架构。2.智能网联单轨捷运车辆智能编组分布式协同巡航固定时间滑模控制研究。设计领航编组分布式固定时间滑模控制器,应用分布式固定时间终端滑模估计器估计领航编组的位置和速度,设计非领航编组分布式固定时间滑模控制器;基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计领航编组分布式固定时间滑模控制器、非领航编组分布式固定时间滑模控制器以及终端滑模估计器的稳定性。3.基于RBF神经网络的分布式固定时间滑模控制器研究。为了提升单轨捷运车辆编组队列系统的响应速度,提升控制模型的精度,运用RBF神经网络来逼近智能编组动力学模型中不可确定的附加阻力项;设计基于RBF神经网络的分布式固定时间滑模控制器,基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计的基于RBF神经网络控制器的稳定性。4.分布式固定时间积分滑模控制器研究。利用积分滑模算法抖振小平滑性好的优点,设计了领航编组分布式固定时间积分滑模控制器以及非领航编组分布式固定时间积分滑模控制器;基于Lyapunov稳定性理论证明所设计领航编组分布式固定时间积分滑模控制器、非领航编组分布式固定时间积分滑模控制器的稳定性。5.基于Maltlab仿真实验研究。基于Matlab搭建控制架构仿真框图;设计了单轨捷运车辆编组队列分布式固定时间滑模控制器仿真子系统,编写了控制函数,进行了仿真验证,分析了仿真结果;设计了单轨捷运车辆编组队列基于RBF神经网络的分布式固定时间滑模控制器仿真子系统,编写了控制函数,进行了仿真验证,分析了仿真结果;设计了单轨捷运车辆编组队列分布式固定时间积分滑模控制器仿真子系统,编写了控制函数,进行了仿真验证,分析了仿真结果;对比分析了本文所设计的三种控制方法,得出了较优的控制方法。本论文通过对智能网联单轨捷运车辆智能编组分布式协同巡航控制进行深入研究,获取了有效的分布式协同巡航控制方法。本论文的研究工作及成果对实现智能网联单轨捷运车辆智能编组分布式协同巡航控制具有重要的借鉴作用和参考价值。

关键词：单轨捷运车辆分布式协同控制固定时间控制滑模控制 RBF神经网络

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