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1、ComputerEngineeringandApplications计算机工程与应用2015，51（21）259城轨列车自动驾驶广义预测控制器的算法研究12赵文天，郜春海12ZHAOWentian,GAOChunhai1.北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京1000442.北京交通大学轨道交通运行控制系统国家工程研究中心，北京1000441.StateKeyLaboratoryofRailTrafficControlandSafety,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China2
2、.NationalEngineeringResearchCenterofRailTransportationOperationandControlSystem,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,ChinaZHAOWentian,GAOChunhai.StudyofATOcontrolalgorithminurbanrailtransitbasedongeneralizedpredic-tivecontrol.ComputerEngineeringandApplications,2015,51（2
3、1）：259-264.Abstract:Inrecentyears,railtransportationisdevelopingveryrapidly,ofwhichATOdevice,directlyaffectingtheopera-tionofurbanrailsafetyandefficiency,isresponsibleforthetraintractionandbraking.ATOcontrolalgorithmsduringrecentyearsaretoocomplexorrequiringiterativesoluti
4、onsandcomputationtimeuncertain.Sotheyonlyhavetheoreticalsignificanceandaredifficulttorealizeinengineering.Generalizedpredictivecontrolalgorithmissimple,efficientandeasytoimplement,butitsinitialdesigndoesn’tconsiderthespecialneedsofATOcontrol.Byaddingovershoot-reductionitem
5、intheoptimizationtargettore-derivepredictiveinputexpression,andinputsaturationconstraints,andusingsmoothquadraticcurveindesigningtractionandbrakingtargetcurve,passengers’safetyandcomfortareensured.Throughsimulation,thealgorithmproposedinthispaperisproventobeeaseofuse,safea
6、ndefficient.Keywords:AutomaticTrainOperation（ATO）;urbanrailtransit;GeneralizedPredictiveControl（GPC）;overshootreduc-tion;inputconstraints;smoothtargetcurve摘要：近年来，轨道交通发展非常迅速，其中ATO设备负责列车的牵引和制动，这直接影响城轨运行的安全和效率。已有的城轨ATO控制方法由于控制算法过于复杂，或者需要迭代求解且计算时间不确定等，因而仅具有理论意义，难以在工程上实现。广义预测控制
7、算法就是一种简单高效、易于工程实现的控制算法，但是其设计之初并没有考虑ATO控制的特殊需求。通过改进广义预测控制算法，在优化目标中增加了超调抑制项，重新推导预测输入表达式，并增加输入饱和约束，设计了采用二次曲线的平滑的牵引和制动目标曲线，从而保障乘客乘车的安全性和舒适性。通过仿真，证明算法的易用性、安全性和有效性。关键词：列车自动驾驶系统（ATO）；城市轨道交通；广义预测控制器；超调抑制；输入约束；平滑目标曲线文献标志码：A中图分类号：U231+.6doi：10.3778/j.issn.1002-8331.1310-02001引言向着同时保
8、证列车节能、提高乘车舒适性的目标发展，[1-2]近些年，列车自动驾驶系统（ATO）已广泛应用于城这就对控制算法提出了更高的要求。现有的ATO控轨列车运行控制，列车自动运行控制算法
