探析基于遗传算法的列车自动驾驶系统研究与实现

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1、北京交通大学硕士学位论文基于遗传算法的列车自动驾驶系统研究与实现姓名：张强申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：郜春海20080601北京交通大学硕士学位论文中文摘要摘要：随着我国城市化进程的不断加快，城市规模越来越大，城市入口不断增多，现有的城市交通网络已经难以满足城市发展的要求。根据国际上大型城市交通发展的经验，轨道交通对于缓解城市交通压力，增加城市交通活力起着举足轻重的作用。在此背景下，因为列车自动驾驶(ATO)系统具有提高轨道交通运行效率，加快列车运行速度，保证行车安全的功能，开发高效智能的

2、列车自动驾驶系统就显褥至关重要。遗传算法(GA)是先进的智能控制算法之一，是人们用来解决高度复杂问题的一个新思路和耨方法。遗传算法对于解决ATO系统这种多层标，环境变化复杂的控制系统问题其有独特的优势。本文从列车自动驾驶系统的功能需求出发，提啦了基于遗传算法的列车翻动驾驶系统静控制算法，并且设计了列车自动驾驶系统的软件和硬件平台。最后对控制效果从仿真和实际测试两方面进行验证。主要研究内容如下：(1)通过对列车自动驾驶系统研究，总结列车基动驾驶系统的功能需求，并且对现有系统功能的不足和缺陷进行改进。在此基础上对列车

3、自动驾驶系统的控制算法和结构进行设计。(2)设计列车自动驾驶算法。该工作从三方面进行：第一、分析列车操纵策略及各种指标模型：第二、利用遗传算法优化列车行驶目标曲线；第三、设计PID控制器跟踪目标曲线行车。最终实现对剜车的自动驾驶，达到ATO行车指标要求。(3)设计列车自动驾驶系统。从硬件和软件两方面对列车自动驾驶系统进行设计。硬件系统豹设计主要跌总体方案、设备选型、车辆接弱设计三个方面进行说明。软件系统被分为子功能模块分别进行设计。(4)对列车自动驾驶系统控制效果逮行验证。验证的第一步是在实验室中利用计算机仿真对

4、控制效果进行验证，测试功能是否能J下常实现。第二步是在实际线路上对ATO系统进行测试，验证ATO系统在实际线路上的控制效果。通过实验室仿真与现场测试验证了本文提出的ATO系统算法和设计方案能够基本达到列车自动驾驶要求，对ATO系统实用化具有重要的意义。关键词：列车囱动驾驶；遗传算法；系统设计；功能验证分类号；U283．1北京交通大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：AsChina'surbanizationprocess，thecontinuingdevelopmentofcitysi

5、zeandincreaseoftheurbanpopulation，existingurbantrafficnetisunabletomeetthedemandsofcitytraffic．Accordingtotheinternationallarge-scaleurbantransportationdevelopingexperience,UMTplaysthepivotalroleforeasingurbantrafficpressure．Underthisbackground，itisimportantt

6、odeveloptheATOsystembecauseATOcanimprovetheoperationgefficiency,speedupthetrainpace，andensurethesafety．Geneticalgorithm(GA)isanadvancedintelligentcontrolalgorithm．Itisusedtosolvehighlycomplexissues．Geneticalgorithmforsolvingthemulti—targetsystemproblemlikeATO

7、hasuniqueadvantages．Inthispaper,tomeettheATOsystem’Sneeds，authordesignstrainautomaticdrivingsystemcontrolstrategywhichisbasedonthegeneticalgorithm，andtheautomatictrainsystemsoftwareandhardwareplatforms．Finally,testthecontrolresultsbysimulationandfieldcertific

8、ationtest．Maincontentsareasfollows：(1)StudytheexistingATOsystems，sumupfunctionalrequirements．Improvethedeficienciesandshortcomingsoftheexistingsystem，andproposethemorerealisticrequirement