高速列車ANFIS建模與運行速度預測控制方法技術

一種基于ANFIS模型的高速列車廣義預測控制方法，所述方法根據采集的高速列車運行過程數據，利用數據驅動建模方法，建立高速列車運行過程ANFIS模型，采用減法聚類確定模糊模型規則數和初始參數，并采用反向傳播算法和最小二乘法優化模糊模型參數。本發明專利技術提出基于ANFIS模型的動車組運行速度預測跟蹤控制方法，多步預測，循環滾動，得到準確的控制量，從而改變了憑經驗調節的盲目性，使高速列車運行速度精確跟蹤目標曲線，解決了大滯后問題，實現列車正點、安全、有效運行，保證了乘客安全。本發明專利技術方法簡單實用，可實現高速列車自動駕駛控制。本發明專利技術適用于高速列車運行過程在線監測和自動控制。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及高速列車運行過程建模與速度預測跟蹤控制方法，屬高速列車運行過程監測與自動控制

技術介紹
·隨著社會的快速發展，運輸量不斷增加，為加強現代綜合運輸體系的建設，根據《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》，我國需大力發展高速鐵路，基本建成國家快速鐵路網。聞速列車是聞速鐵路技術體系的核心，是國家相關聞技術發展水平、相關制造能力、自主創新能力以及國家核心競爭力的綜合體現，對于具有高速度、高密度運營特性的高速鐵路來說，高速列車運行安全是重中之重，然而高速列車作為一個由復雜技術裝備組成、在復雜環境中運行、完成具有復雜時空分布特征的位移服務的非線性動力學系統，如何對高速列車運行過程建立有效的模型和實施速度跟蹤控制，對確保高速列車安全、平穩運行尤為關鍵。針對高速列車運行過程的建模，通常采用基于牽引計算和運行阻力經驗模型的描述方法，但其無法完整刻畫動車組復雜多變的動態行為；多模型方法可部分解決動車組運行過程建模問題，但在高速列車高速運行時如何在線平穩切換模型仍缺乏有效策略。針對列車運行過程，常用的控制方法有(I)經典控制算法，主要是PID控制算法。1968年，倫敦第一條盈利性投入運營的線路——維多利亞線就是運用了該算法，但是PID控制算法無自適應性能力，不能適應復雜控制過程。(2)智能控制算法。有人提出采用模糊控制方法實現列車自動停車，取得了比PID更好的控制效果；(3)集成智能控制算法。有文獻采用模糊神經網絡控制實現列車運行過程跟蹤，解決模糊控制規則數量多、相互沖突等問題；上述控制方法主要應用在城市軌道交通等普通速度列車，目前還沒有應用在高速鐵路上。
技術實現思路
本專利技術的目的是，對復雜的高速列車運行過程建立有效的自適應神經模糊推理系統(ANFIS)模型描述，基于列車運行過程ANFIS模型，通過預測輸出速度和期望輸出速度之間的偏差設計性能指標函數，采用廣義預測控制方法，實現高速列車的高精度速度跟蹤控制。本專利技術的技術方案是本專利技術根據采集的高速列車運行過程數據，利用數據驅動建模方法，建立高速列車運行過程ANFIS模型，采用減法聚類確定模糊模型規則數和初始參數，并采用反向傳播算法和最小二乘法優化模糊模型參數；提出基于ANFIS模型的動車組運行速度預測跟蹤控制方法，實現列車安全、高效、正點運行。本專利技術基于ANFIS的高速列車運行過程建模步驟為1、分析高速列車運行過程的受力情況，如附圖說明圖1所示，其運動過程動力學模型可表示為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高速列車運行過程ANFIS建模和廣義預測控制方法，其特征是，所述方法根據采集的高速列車運行過程數據，利用數據驅動建模方法，建立高速列車運行過程ANFIS模型，采用減法聚類確定模糊模型規則數和初始參數，并采用反向傳播算法和最小二乘法優化模糊模型參數；提出基于ANFIS模型的動車組運行速度預測跟蹤控制方法，實現列車安全、高效、正點運行。

【技術特征摘要】
1.一種高速列車運行過程ANFIS建模和廣義預測控制方法，其特征是，所述方法根據采集的高速列車運行過程數據，利用數據驅動建模方法，建立高速列車運行過程ANFIS模型，采用減法聚類確定模糊模型規則數和初始參數，并采用反向傳播算法和最小二乘法優化模糊模型參數；提出基于ANFIS模型的動車組運行速度預測跟蹤控制方法，實現列車安全、高效、正點運行。2.根據權利要求1所述的高速列車運行過程ANFIS模型與廣義預測控制方法，其特征是，所述建立高速列車運行過程ANFIS模型方法為3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊輝，付雅婷，李中奇，張坤鵬，劉杰民，
申請(專利權)人：華東交通大學，
類型：發明
國別省市：