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申请/专利权人：华东交通大学

摘要：本发明公开一种虚拟编组列车的协同运行模型预测控制方法及装置，涉及轨道交通信号控制技术领域。该方法包括：构建虚拟编组列车模型；构建虚拟编组列车模型在预测时域内列车状态空间方程；根据虚拟编组列车运行过程中的约束条件，以编组列车的代价函数最小为目标函数，求解目标函数，得到最优控制序列；构建跟踪微分器和扩张状态观测器；以参考速度曲线为领导者列车的速度输入曲线，确定领导者列车的输出控制力，跟随者列车根据领导者列车的输出控制力，确定输入状态变量；根据输入状态变量得到输出控制变量；根据输出控制变量和补偿干扰后的控制变量，得到当前编组列车的控制变量。本发明能够提升运输效率。

主权项：1.一种虚拟编组列车的协同运行模型预测控制方法，其特征在于，所述方法包括：构建虚拟编组列车模型；构建所述虚拟编组列车模型在预测时域内列车状态空间方程；根据虚拟编组列车运行过程中的约束条件，以编组列车的代价函数最小为目标函数，求解所述目标函数，得到最优控制序列；构建跟踪微分器和扩张状态观测器；所述跟踪微分器以预设过渡参考速度曲线为输入，以参考速度曲线为输出；所述扩张状态观测器以当前编组列车的控制变量为输入，以补偿干扰后的控制变量为输出；所述跟踪微分器为线性跟踪微分器；以所述跟踪微分器输出的参考速度曲线为领导者列车的速度输入曲线，确定领导者列车的输出控制力，跟随者列车根据领导者列车的输出控制力，确定所述最优控制序列的输入状态变量；根据所述输入状态变量，得到所述最优控制序列的输出控制变量；根据所述输出控制变量和所述补偿干扰后的控制变量，得到当前编组列车的控制变量；其中，所述虚拟编组列车模型为： ； ； ； ； ； ； ； ；其中，为状态变量；是控制动作的延迟系数；是时间常数；为控制变量；、、为系数矩阵；为第i-1辆跟随者列车在t时刻的加速度；为跟随者列车的位移误差变量；为跟随者列车的速度误差；为跟随者列车的加速度误差；为第i-1辆跟随者列车的位移；为第i辆跟随者列车的位移；为第i辆跟随者列车的速度；为第i-1辆跟随者列车的速度；为列车在时刻的加速度；为对状态量求导；为最小安全裕度；所述目标函数为： ；所述约束条件为： ； ； ； ； ； ； ； ；其中，为第i辆列车在时刻的状态量；为第i辆列车在时刻的控制变量；为目标函数；为第i辆列车在时刻的加速度；为第i辆跟随者列车的速度；为第i-1辆跟随者列车在k时刻的位移；为第i辆跟随者列车在k时刻的位移；M、N、F均为系数矩阵；为第i辆列车在时刻的控制量；为第i-1辆列车在时刻的加速度；为时刻的预测时域；为最大减速度；为最大加速度；为实际系统的输出；为期望系统的输出；为曲线跟踪性能；为控制量；为能耗抑制项；为前后列车加速度的差；为总牵引能耗；为列车运行的限制速度；为最小制动力；为最大牵引力；为k+1时刻列车的输出；A、B、R均为离散后的系数矩阵；为设立的确立列车在间距方面的控制权重矩阵元素；为设立的确立列车在速度方面的控制权重矩阵元素；为设立的确立列车在加速度方面的控制权重矩阵元素；、、均为各项指标的权重系数；H为在预测时域内的控制权重矩阵元素的个数；为列车i二阶的状态量；C为输出的系数矩阵；diag为对角矩阵。

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百度查询： 华东交通大学 一种虚拟编组列车的协同运行模型预测控制方法及装置