基于分数阶PID控制器的地铁列车优化控制研究

城市轨道交通运力需求的快速增长,使得地铁列车的行车间隔不断缩小,准点要求越来越高,这对列车运行控制算法的精度和鲁棒性提出了更高要求。本文将分数阶PID控制器引入地铁列车的速度控制,并进行优化研究。建立地铁列车的运动模型,该模型参考牵引制动特性,采用遗传算法修正列车基本阻力系数。基于该模型将分数阶PID控制算法应用于ATO系统的速度控制中。仿真对比分数阶PID控制算法与传统PID控制算法,采用现场数据对建立的模型和算法进行检验。研究结果表明新模型能够更加准确地描述列车的运动特性,当分数阶PID控制算法应用于调速控制后,可以使列车实现更优的速度控制和稳定性。     

基于分数阶滑模自适应神经网络的中速磁浮列车运行控制方法

为减小中速磁浮列车运行阻力对运行性能的不利影响,设计一种基于分数阶滑模自适应神经网络(FO-SMAC-NN)的运行控制器.首先,在考虑列车实际运行过程中受到的空气阻力、涡流阻力以及坡道附加阻力3种阻力的基础上,构造运动学方程;其次,设计分数阶滑模自适应神经网络控制律和滑模自适应参数的更新律,得到由速度前馈、分数阶滑模自...     

磁浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的力角特性分析

介绍了中速磁悬浮列车牵引需求分析,选定直线电机类型及设计方案.通过建立面电流模型,给出中速磁悬浮列车空心Halbach永磁直线同步电机的具体参数设计.再通过分析不同极距、不同尺寸边长、端部效应对电机推力的影响,初步验证电机尺寸参数的合理性.最后通过牵引仿真计算和模型车牵引试验结果论证该电机满足列车牵引需求,为今后中速磁...     

中低速磁浮列车制动过程的时滞补偿预测控制

中低速磁悬浮列车制动过程中具有非线性强、时滞大、时滞特性难处理等特性,传统列车制动控制方法难以实现对磁浮列车制动过程的精准速度控制。为解决中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,提高制动控制精度,提出一种中低速磁浮列车制动过程的时滞补偿预测控制方法。首先,根据中低速磁悬浮列车实际运行数据,利用带有遗忘因子的递推最小二乘法辨识列车模型参数,建立列车自回归模型。然后,根据得到的受控自回归积分滑动平均模型和Smith预估器构建带时滞补偿的广义预测控制器并分析其控制律更新过程,实现对中低速磁悬浮列车制动过程的纯滞后补偿,降低列车制动过程中时滞特性的影响。最后,基于某磁浮线现场数据,以中低速磁悬浮列车制动过程为被控对象进行实验仿真,并比较时滞补偿广义预测控制方法与传统广义预测控制方法对于中低速磁悬浮列车制动过程速度跟踪控制的效果。仿真结果表明：所设计的时滞补偿广义预测控制器能够以更高的精度实现对中低速磁悬浮列车制动过程的速度跟踪,且与传统广义预测控制方法相比,系统跟踪误差更小并具有更好的控制性能。所提出的时滞补偿广义预测控制算法不仅解决了中低速磁悬浮列车制动过程的时滞问题,而且有效提高了列车制动控制...     

基于自抗扰控制的地铁列车驾驶控制算法

基于PID算法或基于模糊PID算法的地铁列车ATO驾驶控制算法的速度响应误差大,加减速切换频繁,从而导致旅客舒适度一般,列车停车精度不高,列车能耗略高和运行时间存在一定误差的问题。搭建地铁列车模型,结合北京地铁亦庄线线路数据,通过仿真实验对比基于PID算法,基于模糊PID算法,基于专家系统,基于ADRC算法的地铁列车ATO驾驶控制算法的控制效果,并在实验中运用改进的粒子群算法对ADRC算法的参数进行快速整定。仿真结果表明:基于ADRC算法的地铁列车ATO驾驶控制算法的控制效果优于基于PID算法和基于模糊PID算法的地铁列车ATO驾驶控制算法,其控制效果和经验丰富的司机驾驶基本相当,可以有效提高旅客舒适度、列车停车精度,减小列车能耗、运行时间误差。     

基于PLC的磁悬浮列车模型控制系统实现

提出并设计了一套磁悬浮列车运行系统演示模型,该模型能演爪磁悬浮列车工作原理,包括高温超导悬浮、直线电机驱动和自动驾驶,并基于PLC控制器没计该列车控制系统的硬件和软件,实现列车在类∞型轨道上自动/手动行驶和精确停车.试验显示,该控制系统运行良好,能够达到设计要求.     

混凝土护栏在超高速磁悬浮列车碰撞下的有限元分析

针对目前磁悬浮列车工程中,对护栏结构的研究稀缺,结合日本"东京——名古屋"段中央新干线磁悬浮列车的实际工程,针对磁悬浮列车护拦的防护作用,开展基于ANSYS/LSDYNA显示动力算法的仿真分析。模拟高速弯道过车时磁悬浮列车脱轨撞击护拦的过程。根据不同角度下列车撞击后护栏的变形结果,对护拦抵抗冲撞的能力进行对比分析。研究结果表明:在保证超高速运行的极限转弯半径下,磁悬浮列车脱轨撞击混凝土护栏,沿护拦擦撞形成沟壑状大面积损伤,但护拦未见穿透现象,仍能起到防护作用,阻止列车完全冲出轨道。对比相同速度下不同角度列车的撞击,极限转弯半径时,列车与护拦碰撞时的接触角度最大,此时护栏破损最为严重。     

MLX01磁悬浮列车横风气动力特性数值分析

基于二维定常不可压缩N-S方程和κ-ε两方程湍流模型,采用有限容积法对MLX01型磁悬浮列车在横风作用下的气动力特性进行了详细的数值计算,得到了列车在不同运行工况下受到的侧向力、升力和倾覆力矩变化规律;深入探讨了自然风速分布和列车运行速度对磁悬浮列车横风气动力特性的影响。     

基于自抗扰控制的高速列车自动驾驶速度控制

针对高速列车在复杂环境运行时,传统PID控制器受未建模动态及外界未知干扰导致列车速度追踪误差大的问题,提出一种基于自抗扰控制ADRC(Active Disturbance Rejection Control)的高速列车速度控制算法。基于单质点模型建立列车的状态空间方程,令列车方程中的未知部分作为扩张状态设计二阶自抗扰控制器,并利用CRH380A型列车参数进行仿真,对指定的目标速度曲线进行追踪,证明基于自抗扰控制算法的可行性;同时设置干扰量,与传统PD控制、非线性PID控制算法在抗干扰性能和追踪误差等方面作比较。结果表明,基于自抗扰控制的高速列车速度控制器具有抗干扰性强、追踪误差小的优点。     

中速列车晚点对京沪高速客运专线列车运行组织的影响

研究“高，中速客运列车共线运行”模式下京沪高速客运专线的理论列车运行图结构及其运行列车组平均列车间隔时间，并以当前京沪线跨线旅客列车晚点状况为依据，研究列车运行晚点参数，列车运行质量指标，必要的列车运行图缓冲时间，可能提供的列车运行图缓冲时间，以及列车运行较适应中速列车晚点水平的应变能力。     

高速铁路高,中速旅客列车混行的运行方案探讨

在借鉴广深线开行准高速、提速列车工作经验的基础上，针对我国高速铁路运营拟在初、中期采用高、中速列车混行方式，对高速列车既在高速线又在既有线上运行的方案与中速列车上、下高速线运行的方案进行了比较，认为后一方案较为经济，从而探讨了中速列车上、下高速线的条件和运输组织措施，并提出了结论和建议。     

基于京沪高速铁路运行图的高速路网理论研究

我国拟建的京沪高速铁路运营初期采用高、中速列车混行的运营模式决定了高速铁路列车运行图不能脱离既有路网单独编制，论文从京沪高速铁路列车运行图编制角度，提出了两层网络表示法构建基于京沪高速铁路的高速网状线路理论，宏观层用来描述网状线路的结构和线路衔接关系。计算高，中速列车的运行径路；微观层以轨道电路，道岔等单元计算列车的接，发车进路以及平行，敌对进路，仿真结果证明该理论可以应用于京沪高速铁路运输组织相关问题的研究。     

日本磁悬浮列车创造600km/h速度纪录

正2015年4月16日,东海旅客铁道株式会社7辆编组的L0系载人列车,在山梨县上野原—笛吹的试验线路上跑出了590km/h的速度,从而创造了磁悬浮列车最快的世界纪录。列车保持590km/h的速度运行了19s,超越了2003年MLX01列车创造的581km/h的速度纪录。     

跨坐式单轨列车牵引过程计算机仿真

基于跨坐式单轨列车牵引计算理论,设计了基于等位移步长法的跨坐式单轨列车仿真算法,开发了跨坐式单轨列车牵引计算仿真系统软件.根据输入的线路数据、列车数据、编组数据,根据需要选择节时、节能及混合策略,经运行计算后能显示及输出列车牵引过程的速度-位移曲线、时间-位移曲线、电流-位移曲线及能耗数据.     

基于无模型自适应控制的高速列车ATO控制器

针对高速列车在多变复杂环境运行时,传统控制器出现的动力学模型不匹配和司机操作存在安全隐患的问题,提出一种基于无模型自适应控制(Model-Free Adaptive Control, MFAC)的高速列车自动驾驶控制器设计方案。首先,构建全格式动态数据列车模型,将列车的非线性特性转移到伪梯度中;其次,根据全格式动态数据列车模型设计无模型自适应控制律和列车控车原理,通过列车运行数据估计伪梯度,构建ATO控制器;最后,使用"兰州西—西宁"的动车组运行数据进行仿真,得到MFAC控制器作用下的速度追踪误差为0.254km/h,列车加速度冲击率区间主要分布于[0,0.1)中,约占总步长的83.8%,并与模糊自适应PID(ProportionIntegral-Derivative)在速度追踪、位移追踪和舒适度方面做了对比,结果表明该控制器的性能更优。     

高速铁路中速列车备用运行线数量的研究

用模拟分析法研究在预留不同数量中速列车备用运行线的情况下，上线中速列车的运行延误对高速铁路运行质量的影响，通过分析比较几个典型高中速列车进行方案的仿真运行效果，对京沪高速全线及沪宁高速线中速列车合理备用线数量的配置提出一些有价值的建议。     

京沪高速铁路高,中速旅客列车共线运行模式及其合理实施的设想

在分析高速车底上既有线运行和中速列车上高速线上运行可能产生和带来的问题的基础上，提出了合理组织高、中速旅客列车在高速线上共线运行的运输模式及其合理实施的设想。     

基于PID算法ATO系统的仿真研究

基于现有列车运动模型,设计了列车速度闭环仿真模型,其中控制器采用PID控制算法,当系统输入波浪形V-S曲线时,在PID控制器控制参数设置恰当的情况下,系统输出的V-S曲线具有较为满意的跟随性,在输出的加速度曲线中在列车的启动阶段和中间速度波动阶段会有尖峰波动现象。针对基于PID控制算法的ATO系统出现的问题进行了分析。     

基于RFID的列车跟踪与定位系统研究

对国内外列车跟踪与定位系统的现状和发展以及目前最先进的定位技术进行分析,研究满足客运专线需求的列车跟踪与定位系统,给出基于射频识别技术的列车跟踪与定位系统.RFID主要由应用主机、阅读器、标签、天线组成,基于这一技术的列车跟踪与定位系统成本低,抗干扰能力强,具备防滑校正能力,能实现连续速度测定,定位精度高,运行速度为300 km/h的高速列车的定位精度为士70 cm,可以满足客运专线以最高列车运行速度350 km/h,列车追踪间隔3 min运行的列车定位精度需求.     

日本磁悬浮列车HSST—100运行试验综述

ＨＳＳＴ－１００是日本研制的低速磁悬浮列车。为证实其用于实际交通运输的能力，在大江试验线上对该列车的运行安全性、可靠性、经济性等各项指标进行了测试和评估。介绍了ＨＳＳＴ－１００磁悬浮列车的主要技术数据，阐述了有关测试项目及测试结果。测试结果表明，ＨＳＳＴ－１００磁悬浮列车是成功的。