基于最优预见控制的高速列车速度控制器研究

针对高速列车自动驾驶(ATO)速度控制器的设计及性能问题,以列车运行过程中的安全性、舒适性、控制输入为约束条件,提出用最优预见算法设计控制器。该算法以列车动力学为基础,确定列车模型传递函数,进行极点配置之后使控制系统稳定;以列车模型为该算法的控制对象,将列车运行过程中的线路附加阻力和基本阻力作为干扰,实现列车ATO模式下目标速度的自动跟踪控制。选取京津城际北京南站至武清站间线路数据进行仿真验证,仿真结果表明该算法在降低列车运行能耗、提高旅客舒适性与列车运行准点率方面的有效性。     

高速列车自动驾驶前馈自适应广义预测控制方法研究

高速列车自动驾驶（ATO）系统本质上是强非线性和不确定性的系统,针对高速列车模型参数非线性和时变性等特点,文章提出了一种前馈自适应广义预测控制（FA-GPC）的方法对ATO系统进行动态优化控制,并设计了一种带约束的多目标预测控制器。首先,基于列车多质点模型,分析附加阻力的改变对列车运行的影响;然后,结合列车运行过程中的速度跟踪精度、停车精度及运行舒适性等关键指标,构建包含控制输入约束的多目标性能指标函数,设计基于多目标函数的前馈广义预测速度跟踪控制算法,解决了由于附加阻力变化导致控制器超调的问题并加快了控制收敛速度。由于列车运行过程中受外界环境、乘客流动等因素影响,阻力变化大,难以建立精确的数学模型,因此采用带约束的变遗忘因子递推最小二乘法来辨识出列车控制系统在不同工况下受控自回归积分滑动平均模型（CARIMA）,进而提高控制系统的鲁棒性。仿真结果表明,相比传统的无前馈GPC和PID控制器,前馈广义控制器在不同线路条件下巡航控速速度跟踪精度在±0.5 km/h范围内,具有良好的跟踪性;在强扰动情况下通过引入自适应改进的前馈广义预测控制算法,具有较强的鲁棒性。     

基于SAE J1939协议的线控节气门控制系统的研制

线控技术引入到汽车工业后被认为可以有效地提高车辆安全性.性能和燃料效率,同时又可以减少设计和制造费用.介绍了基于 SAE J1939总线的线控节气门控制系统的设计与实现方法,阐明了系统的体系结构、工作原理、节气门控制器模块的硬件与软件设计方法,设计并实现了"可调驾驶性能","酒后驾驶监控与报警"等线控油门扩展功能,SAE J1939协议为本系统未来与车辆其它系统的功能集成提供了通信接口.样机测试结果表明,系统能够在所设计的多种功能模式下可靠地工作,具有良好的应用前景.     

基于灰色系统理论高速列车ATO速度控制器研究

速度控制器是ATO系统的核心单元,也是列控系统的重要组成部分,针对目前高速列车无ATO功能的情况,研究智能的ATO系统速度控制器对实现高速列车自动驾驶具有的重要意义。通过分析CTCS-3级列控系统的结构和功能,提出了在CTCS-3级列控系统中增加ATO系统速度控制器的方案。首先设计了速度控制器与车载及地面设备的连接方式,实现了信息交互;而后应用灰色系统理论善于研究外延明确内涵不清系统的特点,建立速度控制器模型,进行预测及决策计算,得到比较合理的列车自动驾驶控制策略;最后采用遗传算法对其进行优化,得到最优控制策略。仿真结果表明,该方法实现了高速列车在CTCS-3级列控系统下的自动驾驶,列车运行的各项性能都得到了提高。     

基于灰色遗传的高速列车速度控制器模型研究

速度控制器是列车自动驾驶系统(ATO)的核心,针对目前尚无研发成熟的速度控制器应用于高速列车的情况,引入灰色系统理论研究高速列车速度控制器模型;在灰色遗传预测模块中,对影响模型精度的λ值提出了基于遗传算法的求解方法,根据列车运行的4个目标设计其适应度函数,并加入先验知识判定对约束条件进行处理,同时建立新陈代谢GM(1,1)模型,在列车运行过程中不断求解新的模型参数a和b,实现模型在线校正,使系统可以进行长期预测;在灰色决策模块中,将高速列车的工况及运行目标转化为决策要素,应用灰靶决策产生最优策略控制列车运行;仿真结果显示了该模型应用于列车自动控速时的有效性和实时性,并使各项运行指标都有所提高。     

常导长定子高速磁浮运行控制系统研究

目前我国既有的高速磁浮运行控制系统已不能满足长距离干线复杂运营的需求.为此,文章以实现长大干线自动追踪运行、满足长途多分区环境、适应复杂地理气候条件的列车安全运营为目标,通过研究磁浮系统运营场景并识别安全隐患,开发了一套适应我国复杂应用环境的常导长定子高速磁浮运行控制系统,其采用中车自主研发的安全计算机平台,实现了高速...     

地铁驾驶仿真器建模和仿真实现

本文根据北京地下铁道列车运行的特点，建立了地铁列车驾驶仿真器的总体结构，描述了实时运动仿真中的逻辑控制模型和地铁列车运行数学模型，并给出了地铁驾驶仿真器的硬件结构和实现方案以及软件流程。     

基于智慧运输系统的GK1C型内燃机车仿真模型设计与实现

GK1C型内燃机车用于钢材生产基地,采用人工驾驶方式。为降低驾驶员劳动强度,同时灵活调整机车运行时间间隔和上线机车数量,相应智慧运输系统自动驾驶车载系统应运而生。为满足智慧运输系统实验室验证要求,使其自动驾驶车载系统更准确地监控列车运行,同时为解决实验室因无机车而无法进行闭环验证测试的问题,基于验证测试需求,并参考GK1C型内燃机车技术参数和实际工况,设计了相应的机车仿真模型,实现了对机车启动、运行、休眠、故障注入功能的仿真闭环控制。实验室应用结果表明,通过该仿真模型,可实现自动驾驶车载系统对GK1C型内燃机车启动、休眠、牵引、制动、故障注入等功能的验证和测试,极大地提高了室内测试效率,减少现场调试时间,为智慧运输系统在钢铁运输行业的推广使用奠定了基础。     

基于负时滞控制有效性的车辆坡道预见性驾驶

本文提出车辆坡道行驶的预见性时滞控制有效性概念,建立基于负时滞控制有效性的车辆坡道预见性驾驶的动力学控制模型,给出稳定控制的有效性判据.根据有效性控制理论,推导坡道前变速行驶的动力学特征方程,得到上坡和下坡预见性驾驶有效性控制参数范围.仿真结果表明,控制系统的有效性控制参数由不等式交集组成,与转弯系数、风阻系数和负时滞有关.选取合适的控制参数和时滞,有效设计冲坡(下坡)速度,减少油耗,实现无人驾驶车辆的生态驾驶.     

灰色预测模糊自适应PID控制的城轨列车智能驾驶系统研究

为提高城轨列车驾驶系统的智能化程度，将灰色预测控制与模糊自适应PID控制技术相结合，应用到城轨列车驾驶系统中。在对城轨列车驾驶系统进行需求分析的基础上，针对其对各种性能指标的要求，提出了基于灰色预测模糊自适应PID控制的城轨列车智能驾驶系统的设计方案。将灰色预测控制与模糊自适应控制应用到经典PID控制中，设计出了系统的智能控制器，有效满足了城轨列车在运行时对跟踪误差、准点率、停车误差、舒适度和节能性等多个性能指标的要求。仿真结果表明：采用灰色预测模糊自适应PID算法的控制系统具有良好的控制精度且系统的智能化程度得到了相应的提升。     

基于CBTC的列车自动驾驶控制算法

基于通信的列车控制系统是列车控制系统技术的发展方向。讨论了基于CBTC的列车自动控制系统的基本结构和功能，指出传统控制方法不能适应列车运行参数的非线性和时变性，而采用智能控制方法较为有效，对基于专家系统的ATO系统、基于模糊控制的ATO系统和基于模糊神经网络的ATO系统等几种速度控制算法进行了分析和建模。     

基于UML的磁浮交通仿真平台研究

在高速磁浮交通系统中,运行控制系统承担着磁浮列车自动运行控制与安全防护的核心任务,可以通过构建磁浮交通仿真平台进行运行控制系统相关理论的研究.文中首先分析磁浮交通现有的运行控制系统的结构,指出磁浮交通中存在的运行控制问题,给出磁浮交通仿真平台的开发思路和原则.之后,基于UML统一建模语言,在Rational Rose环境下采用面向对象的分析方法,建立了磁浮交通仿真平台的可视化模型,主要包括用例图、类图、顺序图和活动图.仿真平台采用VC 实现,初期应用的研究结果验证了仿真平台结构的正确性以及利用仿真平台进行运行控制系统研究的可行性.     

高速列车牵引系统故障诊断与预测技术综述

高速列车因其舒适、便捷、安全和准时, 已成为我国主流的城际间交通工具.CRH(China railway high- speed)动车组高速列车是一个大型复杂的机电耦合系统,作为其重要组成部分,牵引控制系统的可靠性对于高速列车的安全运行至关重要.随着在轨运行时间的增长,牵引控制系统中的很多部件都会发生不同程度的性能衰退,并引发各种故障,给高速列车的安全运行带来潜在的危险.鉴于此,针对牵引变压器、牵引变流器(整流器、逆变器)、牵引电机、转向架系统、牵引/制动控制单元等与高速列车牵引系统相关的重要部件和单元的故障诊断、容错控制与预测方法进行现状调研和分析,并对每种方法的基本思路、现阶段进展以及适用条件等进行了介绍,最后陈述了高速列车牵引控制系统故障诊断与预测领域尚待解决的问题.     

基于蓝牙技术的汽车驾驶盘控制系统

介绍了一种基于蓝牙技术的方向盘控制系统。利用蓝牙传输技术实现汽车方向盘面板开关电子化优化设计,克服传统驾驶过程中需要低头找开关的弊端,使得大部分操作在方向盘上实现,汽车驾驶更便捷。控制系统采用基于BC219159蓝牙芯片的蓝牙模块;主控设备以STC89LE516为控制器,将驾驶盘上按钮的信号采集并处理后送入蓝牙芯片进行无线发送;从控设备蓝牙模块接收到主控设备的信号后,从控芯片STC89C516根据不同的信号发送相应的指令通过CAN总线控制车内的空调、音响、定速巡航、车灯四大系统的使用,同时连接液晶显示屏,可方便驾驶者操控各种设备。本系统利用PWM的方式控制每种功能的强弱调控,减少硬件成本。测试表明,此系统具有成本低、可靠性好、安全性高和通用性强等优点。     

基于Stateflow电力机车变流器控制设计与实现

某出口型号交流电力机车牵引控制系统要求变流器控制逻辑具备接触器控制、牵引系统数据交互、变流器故障保护、变流器启动自检等功能。针对以上功能,基于MATLAB中的Simulink/Stateflow可视化编程工具进行牵引控制模型的搭建,遵循模块化编程理念,采用较少的程序代码编写实现复杂的逻辑控制模型,生成逻辑清晰的控制功能流程图,进行半实物仿真测试,增强控制模型的可靠性。通过该变流器产品型式试验检验,验证变流器控制逻辑的功能可以满足控制系统的需求。     

高速列车信息控制系统的故障诊断技术

介绍高速列车故障诊断的研究意义,特别关注高速列车信息控制系统的故障诊断研究工作,给出高速列车信息控制系统的一般性定义.高速列车信息控制系统主要包括牵引传动控制系统、制动控制系统、列车运行控制系统和网络系统.针对每一个子系统,分别阐述其故障诊断技术的研究现状,简要分析相应故障诊断技术的思想与优劣特点.最后探讨高速列车故障诊断研究中亟待解决的问题以及未来可能的研究方向.     

汽车试验用驾驶机器人系统的研究

为了消除汽车试验中人为因素的影响,提高试验数据的准确度和有效性,研究开发了一种可以代替人类驾驶员进行汽车试验的汽车驾驶机器人系统.介绍了驾驶机器人系统的组成、汽车性能自学习算法及控制系统的设计.最后,给出了驾驶机器人用于排放耐久性试验的实车试验结果,结果表明驾驶机器人车速跟踪控制精度满足汽车试验的要求,重复性好,验证了驾驶机器人控制性能的有效性.     

基于多模态脑机接口的智能小车自动驾驶系统

在传统的控制系统当中, 人们依赖于使用手柄、操纵杆等设备来与外部设备实现人机交互, 这对于具有运动障碍的患者来说是具有挑战的. 而脑机接口(BCI)技术可通过脑环将脑电信号转化为对外界设备的控制命令, 使这些患者可以由大脑“意识”直接控制外部设备. 本文提出一种基于多模态脑机接口的智能小车自动驾驶系统, 该系统融合了受试者的脑电信号、眼电信号和陀螺仪信号3种模态的信号来控制小车. 其中, 脑电信号用于控制小车的速度, 眼电信号用于控制小车的启停, 陀螺仪信号则用于控制小车的转向功能. 此外, 我们还融合了计算机视觉技术, 为智能小车增加了自动驾驶功能, 使得控制更加智能化. 经过实验表明, 10名受试者使用该系统控制小车的平均准确率达到了92.47%, 平均响应时间为1.55 s, 平均信息传递速率达到了55.94 bit/min, 从而说明该控制系统是有效且高效的. 此外, 为了验证小车的自动驾驶功能, 我们设置了多个对比实验进行验证. 实验结果表明, 与手动驾驶相比, 虽然该自动驾驶系统在操控小车的速度上存在劣势, 但是在准确率与稳定性上具有更好的性能优势. 证明该系统可以为残障人士带来更好的操控体验, 在脑控应用和自动驾驶领域具有广阔的应用前景.     

列车安全距离控制形式化建模与验证

随着我国铁路的迅速发展,对列车运行安全性的要求越来越高。采用Event-B形式化建模方法研究了高速列车安全距离控制形式化验证问题,以Event-B形式化仿真工具Rodin为基础,通过结合多智能体理论,引入感知决策法则,实现了无线闭塞中心(RBC)与列车的车地通信,建立了多列车运行的安全距离控制模型。仿真研究了高速列车最小间隔追踪控制运行,对列车安全距离控车行为进行了形式化建模并进行了POs证明义务验证。仿真结果表明,对于CTCS列车控制系统的复杂逻辑关联行为,采用提出的Event-B和多智能体系统(MAS)结合的形式化验证方法,可进行系统规范的模型验证,对于复杂系统的逻辑验证有较强的实际意义。     

基于模糊神经网络的自动驾驶决策系统研究

驾驶决策过程中,驾驶行为常受到人、车、路、环境等多源信息的刺激和影响。由于信息处理能力有限,驾驶员对多源信息无法同时实现知识获取与表示,以致有时不能准确、快速地进行驾驶决策,易引发交通事故。为了解决这一问题,针对驾驶员的控制行为进行了分析,并基于模糊控制和神经网络等理论知识,建立了智能车辆驾驶决策机制的模糊神经网络模型。该模型的建立有助于驾驶人员做出更安全、更有效的控制策略。仿真结果表明,用模糊神经网络推理系统有较高的推理速度,能实时、准确地识别当前的驾驶行为和预测下一时刻的驾驶决策,为智能车辆中自动驾驶系统的仿真和实现提供了理论指导和可行性依据。