神经网络预测控制在摆式列车倾摆系统中的应用

介绍摆式列车倾摆控制系统神经网络预测控制的原理及模型,分析了神经网络控制算法,列出了控制器设计的算式,探讨了预测控制系统对实测信号的预测时间为0.2s、0.68 s的预测参考输入的跟踪能力。仿真和试验表明,神经网络预测控制在摆式列车控制系统中的应用是切实可行的。     

摆式列车倾摆控制信号预测及动力学仿真

为研究摆式列车倾摆控制信号预测方法,建立“动车＋拖车＋拖车”3辆车编组的摆式列车机电耦合系统动力学模型。建模中考虑了列车系统中存在的轮轨蠕滑力非线性、钩缓作用力非线性和悬挂力非线性。摆式列车通过安装于头车前转向架的陀螺仪在线检测曲线,对测出的横向加速度信号进行滤波和实时生成倾摆控制信号。为了补偿加速度信号的滤波延时,对倾摆控制信号的预测分别采用线性插值法和线性BP神经网络预测,并仿真研究摆式列车曲线通过性能。数值仿真结果表明：线性插值法预测和神经网络预测均能有效补偿加速度信号的滤波延时,使头车及时倾摆,大幅度降低未平衡横向加速度;在输入信号波动较大和预测时间较长时,神经网络预测效果更好;倾摆控制信号的预测方法对车辆动力性能影响不大。     

摆式列车倾摆控制系统维护软件设计

摆式列车是既有线路提速的一种有效方式,其关键技术是倾摆控制系统,而倾摆控制系统的维护是保障摆式列车安全运行的重要措施。文章介绍了机电式摆式列车倾摆控制系统各关键部件的故障,设计了相应的维护软件。该软件利用VB实现主控计算机与便携式PC机间的串行通讯,将主控计算机存储的故障信息传送到便携式PC机,通过该软件直接分析系统状态信息,从而方便实现倾摆控制系统的维护。     

摆式列车倾摆作动器的现状及发展

简要介绍了目前摆式列车采用的倾摆作动器原理及特点,阐述了直驱式容积控制电液伺服系统技术。通过与传统的电液伺服系统及机电式伺服系统进行对比分析,可以看出运用直驱式容积控制电液伺服技术生产的机电液作动器具有体积小、质量轻、适应振动工作环境的特点,在未来摆式列车倾摆控制系统上具有广阔的运用前景。     

摆式列车倾摆伺服控制系统辨识方法仿真研究

针对摆式列车倾摆伺服控制系统的原理及特点,应用不同的辨识方法对倾摆伺服控制系统进行辨识,并对各种方法辨识结果进行比较。仿真试验结果表明:当考虑倾摆控制系统的非线性时,神经网络方法能很好地辨识出倾摆伺服控制系统的动态特性,解决倾摆伺服控制系统辨识中的非线性问题,而其它方法较差。     

摆式列车主动倾摆控制的数值仿真研究

为了仿真研究摆式列车倾摆控制信号的生成和倾摆控制规律,笔者建立了摆式列车机电耦合动力学模型和倾摆系统模型。该模型通过位于头车一位构架上的陀螺仪实时检测曲线,由同一位置的横向加速度滤波信号得到倾摆控制信号,并用线性预测法得到头车和第二辆车的倾摆控制信号。设计了倾摆系统的P数字控制器和H∞鲁棒数字控制器。采用数值积分方法进行仿真计算,研究了各种计算工况下2种控制器的控制效果。针对倾摆角度、角速度和角加速度进行比较分析,结果表明,2种控制器都能很好地跟踪倾摆控制信号,在有反馈干扰或控制信号突变时,鲁棒控制器可以更好地抑制倾摆角加速度;减小P控制的比例系数可以降低倾摆角加速度,但跟踪性能变差。     

一种新的摆式列车倾摆控制系统的故障检测方法

提出了一种利用未知输入观测器（UIO）对摆式列车倾摆控制系统进行故障检测的方法，该方法运用代数变换进行干扰解耦，设计一个降价未知输入观测器使残差对未知输入不敏感，而对故障敏感，通过一个简单阈值逻辑来检测故障，通过计算机仿真证明了该方法的有效性。     

基于CMAC的摆式列车倾摆控制研究

摆式列车是具有诸多不确定因素的动态系统,其倾摆系统的控制是摆式列车成功的关键,利用传统控制方式很难得到倾摆系统较好的控制品质。本文针对摆式列车的特点提出一种基于CMAC神经网络与PID相结合的倾摆系统并行控制方法。该方法利用传统PID实现反馈控制,保证系统的稳定性,且抑制扰动;利用CMAC神经网络控制器实现前馈控制,确保系统的控制精度和动态响应速度。此外,该并行控制算法相对简单,实时性好,易于在倾摆控制系统中实现。通过对阶跃信号、正弦波信号和方波信号的跟踪仿真,表明该算法克服了传统控制的不足,增强了倾摆系统的控制精度,提高了系统的动态响应速度,并且使系统具有较强的抗干扰性和鲁棒性。     

摆式列车直驱式电液伺服作动器的仿真研究

阐述了一种用于摆式列车的直驱式电液伺服作动器的组成和原理,并进行了结构设计.在机械结构设计的基础上,运用AMESim高级建模和仿真平台对其进行了建模和仿真分析.仿真结果表明,直驱式电液伺服作动器动态性能良好,达到了预定的性能指标,能够满足摆式列车倾摆系统的要求.     

基于GSUIO的故障检测方法及其应用研究

基于最近在未知输入观测器研究中取得的成果，提出了一种利用通用结构未知输入观测器（GSUIO）的故障检测方法。该方法利用广义逆{1}，设计出一个全阶通用结构未知输入观测器，使其残差对未知输入不敏感，而对故障敏感，通过一个简单阈值逻辑来检测故障。将其应用于摆式列车倾摆控制系统执行机构和部件的故障检测，通过计算机仿真证明了该方法的有效性，为将来在摆式列车中运用提供了理论依据。     

CTCS-2/3行车仿真平台模型和算法研究

介绍了列车行车仿真平台的组成和相关算法,阐述了列车精确测速、测距的计算方法,以及列车接收点式信息和连续信息的方法,构建了行车仿真的计算模型.行车仿真平台为列控室内试验提供了有效的方法,为动态仿真提供了计算依据.     

基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台

为了检算铁路客运专线闭塞分区长度与列控系统的符合性,设计基于列控车载设备制动曲线的高速列车牵引计算平台。采用HTML,CSS,JavaScript,Vue.js,Node.js和Koa等Web技术进行开发,使用MySQL作为后端数据库,构建B/S架构应用平台,包括基础数据处理、列车运行仿真、列车追踪间隔时间计算、闭塞分区检算和统计分析5个功能模块。其中,列车运行仿真模块为牵引计算平台的核心,由线路信息、列车动力学模型、列控车载设备制动曲线算法和速度控制组成;列控车载设备制动曲线算法具备列车超速防护功能,根据移动授权和列车速度距离信息生成允许速度和制动指令,实现列车运行仿真的闭环处理。选取京沪高速铁路列控工程数据和CRH3A型动车组参数进行列车牵引计算,得到高速铁路列车追踪间隔时间,验证闭塞分区设计长度满足列控车载设备制动距离要求。结果表明:该平台可用于闭塞分区长度符合性检算,从而验证闭塞分区设计与列控系统的匹配性。     

基于LabVIEW的深圳地铁5号线列车仿真系统研究

基于LabVIEW的地铁车辆仿真系统由工业计算机、测试机箱、输入输出模块和测试对象组成,整个仿真系统包括司机台仿真模块和控制系统仿真模块.司机台仿真模块提供仿真信号输入,控制系统仿真模块对输入信号进行逻辑处理,输出控制指令,从而验证列车控制系统的功能.     

CTCS-3列车控制系统数据融合方法研究

数据融合是提高列车控制数据完备性和保证列车安全的重要方法,CTCS-3列控系统已在传感器层面进行了局部数据融合。本文在分析列控系统技术规范、CTCS-3列控系统结构及工作原理的基础上,提出一种CTCS-3列控系统决策层数据融合方法,分析融合的可行性并建立实现该方法的模型。该方法通过CTCS-3列控系统C3控制单元与C2控制单元之间进行列控信息交换,实现行车许可、线路描述信息、临时限速等核心列控数据的数据融合。融合后的列控数据更可信、准确、可靠。使用融合后的列控数据计算列车允许速度和生成监控曲线,使列车控制的安全性更高。     

基于Stateflow的城际铁路列控系统车载控制子系统建模与分析

根据城际铁路列控系统中离散逻辑跳转和连续时间行为交织的特征,采用Matlab软件中的Simulink和Stateflow结合的方式实现车载控制子系统混成行为的建模与仿真,分析不同速度下列车超过紧急制动触发速度后产生的紧急制动距离以及列车实际运行曲线。结果表明:建立的紧急制动触发模型所产生的制动距离满足动车组厂家给出的要求,并且具有一定的安全余量;该建模方法直观高效,易于理解,模型能够很好的描述系统特性。仿真结果也可为车载控制子系统的设计和实现提供一定的支持。     

CTCS-2目标距离模式曲线生成研究

CTCS-2级列控系统是基于轨道电路加点式应答器传输列车许可信息,并采用目标距离模式监控列车运行的控制系统。ATP作为车载系统中的重要组成部分,它的主要功能是完成目标距离曲线的计算,保证列车的安全运行,本文就目标距离模式曲线的计算进行了深入的研究。     

基于数字信号处理器的车载接口设备的设计与实证

针对信号产品严重依靠进口技术,国产信号设备严重匮乏的现状,提供一种车载接口设备及其数据采集处理方法,旨在能与列车、轨旁信号设备进行接口,获取列车状态信息和位置信息,为车载ATC(列车自动控制)系统提供必要的输入,同时接收车载ATC主控单元的指令,发送到列车线,控制列车的运行.介绍了该车载接口设备的工作原理、功能、设备结构和软件逻辑.     

移动闭塞系统区间通过能力分析及参数计算

移动闭塞条件下“闭塞分区”呈现出“移动”和“长度变化”的特征,其区间通过能力的计算较固定闭塞系统更加复杂。本文建立了移动闭塞系统区间通过能力的数学模型,对区间通过能力与列车追踪运行速度、跟驰车距和列车性能等参数之间的相互关系进行了定性、定量分析,并就关鍵参数的计算方法进行了深入的讨论,对移动闭塞条件下的列车运行控制与行车组织有一定的参考价值。     

基于Multi-Agent的列控系统复杂运营场景建模与仿真方法研究

针对高铁列控系统的并发性、混成性、交互性等特点,基于列控系统技术规范,结合Multi-Agent理论、Prometheus建模方法以及仿真技术,提出基于Multi-Agent的高铁列控系统复杂运营场景建模与仿真方法。最后,以CTCS-3级列控系统的RBC切换场景为例,构建基于Multi-Agent的RBC切换场景模型,并利用Multi-Agent仿真工具对模型进行仿真。仿真结果表明,该方法能够满足列控系统并发、混成、交互的复杂特性,可为列控系统复杂运营场景建模仿真与安全分析提供技术支撑。