探索广义预测控制算法在ato系统中的应用与研究

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1、西南交通大学硕士学位论文广义预测控制算法在ATO系统中的应用与研究姓名：黄秀玲申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：王长林20090501西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要随着计算机，通信，智能控制等高科技技术的日新月异，以及人们对列车运行速度、运营密度要求的不断提高，于是人们希望将这些高科技应用列车运行控制中，研究并设计出安全、平稳、高速、自动运行并能准点到站、精确定位停车的列车自动运行系统(AutomaticTrainOperation，ATO)。但列车运行过程极其复杂，列车运行速度受许多

2、因素的影响，如线路条件、自然环境条件、列车司机操纵的熟练程度等；而且在不同的工况下，控制目标和控制策略也各不相同。因此，找到一种适合ATO系统的算法，并设计出一套合理、科学的ATO系统是人们目前所关注的。该论文首先研究、分析了列车运行系统的组成原理、功能及其操纵方案；接着，通过比较几种不同的预测控制算法，以及在理论上对隐式广义预测控制算法的研究，分析了广义预测控制算法在ATO系统中应用的可行性，并设计了基于隐式广义预测控制算法的ATO系统速度控制器；然后，结合列车运行的实际模型和隐式广义预测控制算法，设计出ATO

3、系统的仿真程序软件，并对运行过程进行仿真；最后对仿真结果按不同的列车指标逐一进行比较分析。经分析发现，应用隐式广义预测控制算法的ATO系统，能达到列车自动运行的各运行指标，并且能合理地处理线路状况、风等因素的影响。而且，该论文设计的基于广义预测控制算法的ATO系统，可以应用在不同的线路、列车编组等不同的情况下，具有较好的可移植性。文中的一些研究和分析工作，希望对ATO系统的设计及应用具有一定的参考价值。关键词：ATO；预测控制算法；速度控制器西南交通大学硕士研究生学位论文第Ⅱ页AbstractWiththedev

4、elopmentofhightechnologies，suchasthecomputer,meansofcommunications，intelligentcontroltechnologyandotherhigh-tech，andtheincreasingdemandofthetrainrunningspeedandtheoperatingdensity,itishopedthatwecanapplythesehigh—techtothetraincontrol，toresearchanddesigntheAu

5、tomaticTrainOperation(ATO)systemwithasafe，stable，high—speedautomaticoperation，arrivalpunctualityandprecisestopping．However,theprocessoftrainrunningisextremelycomplex，foritwasaffectedbymanyfactors，suchasIineconditions，naturaIconditions，theextentofdrivers．What’

6、Smore，thedifferentconditionsneeddifferentcontrolobjectivesandcontrolstrategies．Therefore，tofindasuitableandscientificalgorithmforthe舔Qsystemiscurrentlymuchfocused．Firstofall，thethesisstudiesandanalyzesthecompositionprinciples．functionsandoperatingstrategiesof

7、theⅪ0system．Secondly，basedoncomparingandcontrastingseveraldifferentkindsofpredictivecontrolalgorithm，aswellastheoreticallystudyingImplicitGeneralizedPredictiveControl(GPC)algorithm，thefeasibilitytoapplytheImplicitGPCalgorithmintheATOsystemisanalyzedandthespee

8、dcontrollerofATOsystembasedontheImplicitGPCisthusdesigned．Thirdly,combiningtheactualmodelofrunningtrainandtheGPCalgorithm，theauthordesignsthesimulationsoftwareandsimulatestheoperationproc