货运列车控制策略仿真分析研究

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1、学校代码密级：公开硕士学位论文货运列车控制策略仿真分析研究作者姓名程茗学科专业智能交通工程指导教师魏秀琨教授培养院系交通运输学院二零一五年三月如交乂華硕士学位论文货运列车控制策略仿真分析研究作者：程茗导师：魏秀琨北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保

2、密的学位论文在解密后适用本授权说明）签字日期：年呼月签字曰期：年今月円7’校代妁：密级：公北京交通大学硕士学位论文货运列车控制策略仿真分析研究作者姓名：程茗学号：导师姓名：魏秀琨职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：智能交通工程研究方向：智能交通技术北京交通大学年月致谢本论文是在导师魏秀琨教授的悉心指导之下完成的，从论文的选题、构思、修改、到定稿魏秀琨教授都倾注了大量的心血。值此论文完成之际，向我的导师魏秀琨教授表示我最衷心的感谢和最诚挚的敬意。导师创新的学术思想、严谨的治学态度和科学的工作方法不仅在论文上给了我极大的帮助，更让我懂得了做人的一些道理，我将受益终生

3、。衷心感谢秦勇老师、王艳辉老师、董宏辉老师，在本文开题时给予的宝贵意见，使论文增色不少。感谢姚德臣师兄、杨杰师兄、王腾腾、刘峰、朱明、申丽、张晓中在我论文完成过程中给予的热情帮助和指导，在此向他们表示我的感激之情。感谢付云骁、陈军、李卓玥、尹贤贤、张坤、贺艳芳、吕又冉、张靖林、闫冬等师兄弟姐妹在学习和生活中的陪伴。感谢那些一直陪伴我在身边的朋友，给予我理解与支持，使得我无论在什么时候都不显得孤单。感谢我的父母养育我长大成人，永远心甘情愿地付出却别无所求，他们的理解和支持使得我在学校顺利地完成学业，不管我身在何处，他们都给予了我莫大的支持和关怀，他们的爱给我了无穷无尽的力量。

4、本论文的完成得到了国家科技支撑计划（的支持，在此表示衷心的感谢。北京交通人宁硕十、位论文摘要摘要近年來，随着交通运输的快速发展，货运列车节能优化控制技术得到了广泛的关注。货运列车节能优化一般从两个方面来进行研究：一个是货运列车的最优节能速度曲线的优化，另外一个是列车运行速度曲线跟踪的控制算法。本文主要是探索和研究适合于列车速度曲线跟踪的控制算法，基于货运列车的动力学模型，在仿真环境中对比研究了模糊控制和比例积分微分（控制、动态矩阵预测控制与比例积分（控制在货运列车自动驾驶系统（中的应用。仿真分析和研究结果表明，与控制相比较，模糊控制具有更好的跟踪性能、鲁棒性和节能效果；与控

5、制相比较，动态矩阵预测控制算法在不同列车运行情况下，在速度曲线的跟踪、抗外界不确定干扰方面具有明显的优势，更重要的是预测控制可以节省更多的能量。本文的主要贡献在于将预测控制引入到了货运列车速度曲线的跟踪控制，其控制性能和节能效果远远优于控制策略。论文的主要内容如下：首先，分析了型交流传动电力机车的运行控制过程、数学模型与能耗模型，为列车速度跟踪控制器的设计奠定基础。其次，基于模糊理论和技术设计了列车速度跟踪模糊控制器，利用仿真软件对模糊控制器和控制器在列车不同运行工况下的控制性能进行了详细的仿真研究。再次，为克服控制和模糊控制对于列车时间滞后以及无法有效利用坡道和跟踪曲线等

6、已知信息的缺点，将预测控制算法引入到了列车的速度跟踪问题。并针对在普通坡道、阻力随机、起伏坡道等不同工况下，对动态矩阵预测控制算法与控制算法在货运列车速度曲线的跟踪应用进行了详细的对比仿真研究。最后，研究了在时间约束、限速约束等条件下，陡坡、混合陡坡等列车特殊工况区段的最优运行速度曲线的仿真优化，并研究了预测控制在该种特殊工况下的速度跟踪性能和节能效果。关键词：货运列车；模糊控制；动态矩阵预测控制；最优速度曲线；仿真能耗北京交通人硕丨予位论文，，，北京交通人学硕十卞位论文：北京交通人学硕亇位论文录目录摘要馳研究背景与意义列车运行控制国内外研究现状国外研究现状国内研究现状曲线

7、优化国内外研究现状国外研究现状国内研究现状本文结构安排列车运行数学模型列车运行受力分析牵引力阻力制动力列车模型的建立列车数学模型列车能耗模型控制变量约束条件列车控制相位转换原则列车节能运行原则本章小结基于模糊技术的列车控制策略仿真研究模糊控制器的设计模糊控制器及其结构模糊化模糊控制规则的确定北京交通人学硕十学位论文录反模糊化仿真模型的搭建列车仿真模型列车运行仿真模型的搭建仿真结果分析速度仿真曲线位移仿真曲线加速度仿真曲线能耗仿真曲线本章小结列车运行系统的预测控制算法设计与仿真列车运行动态矩阵控制的原理和算法控制结构