基于预测控制理论机车节能运行控制系统的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要铁路运输所消耗的能源总量十分巨大，研究如何使列车更加节能地运行具有重要意义。根据“机车节能运行控制系统’’项目的要求，使用适当的牵引计算模型来计算机车实时最佳运行速度，预测列车节能运行的速度一距离曲线，并建立列车优化操纵的微机指导系统，指导司机在保证列车运行安全平稳正点的前提下，寻求用能耗较少的操纵方式实现优化操纵，以实现节能的目的。本文深入研究了预测控制理论并将其运用于列车的节能运行速度的预测中；通过对列车运行基本数学模型的研究确定了列车节能运行速度预测过程中的牵引计算模型：列车节能优化操纵方法的研究是为

2、了给列车节能运行速度预测方案的选择提供理论依据。本文是针对SS4改型机车对列车的节能运行速度进行预测。本文的核心内容是列车节能运行速度的预测，首先介绍了预测控制理论的基本原理及其基本特征，将预测控制的思想运用于列车节能运行速度的预测。建立了机车节能控制模型，分析了列车出坡速度及恒速运行，利用当前的预测方案与反算的交点来确定列车节能运行的工况转换点。利用速度预测控制算法对列车运行的典型区间进行了节能运行速度的预测，给出了列车节能运行优化方案的选择方法，通过仿真研究证明了该预测控制算法的有效性，在满足时间等限制的条件下达到了节能的目的。本文的最后分析

3、了系统的功能组成及主要功能，给出了系统通信模块的硬件电路图，及系统功能软件程序的流程图。关键词：预测控制；牵引计算；优化操纵；节能运行：速度预测西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractTheenergyconsumedbyrailwaytransportationisveryhuge．Trainrunningenergy—savinghasthevitaisignificance．Accordingtotherequestoftheitem”locomotiveenergysavingmovementcontrolsystem”，t

4、hispaperchoosesasuitablelocomotivetraction-computingmodeltocalculatetheoptimalspeedoflocomotiveinrealtimeandforecastsspeed-distancecurveoftrainenergysavingmovement．Thispaperhasdesignedmicrocomputerinstructionsystemwhichcaninstmctdrivertomanipulatelocomotivewithenergysavingmod

5、einensuringthetrainrunssafelyandpunctually．Thispaperhasaresearchonpredictivingcontroltheorywhichappliestoforecastthespeedoftrainenergysavingmovement．Thepaperhasstudiedthebasicmathematicalmodeloftrainoperationandfixedthelocomotivetraction。computingmodelinforecastingthespeedoft

6、rainenergysavingmovement．Thestudyoftrainenergy—savingmanipulationstrategyprovidesthetheoryforthechoiceofforecastprojectofthetrainmovementspeed．ThispaperhasaresearchonforecastingthespeedoftrainenergysavingmovementforSS4modifiedlocomotive．Thecorecontentofthispaperisforecastingt

7、hespeedoftrainenergysavingmovement．First，thispaperintroducesthebasicprincipleandcharacteristicsofpredictivecontroltheorywhichappliestoforecastthespeedoftrainenergysavingmovement．Establishingthemodeloflocomotiveenergy·savingcontrol，thispaperanalysesthetrain-entrancespeedandthe

8、constantspeedoperationandutilizesthemethodthatcandefinitethepointofo