基于T-S模糊模型的預(yù)測(cè)控制算法在城軌列車制動(dòng)控制中的應(yīng)用

　　城市軌道交通因其自身載運(yùn)量大，速度快，零阻塞等諸多優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代城市生活中起著越來越重要的作用。制動(dòng)系統(tǒng)性能直接影響到列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性，其是一個(gè)時(shí)變、時(shí)滯和非線性的控制系統(tǒng)。提出一種基于T-S模糊模型的預(yù)測(cè)控制算法，對(duì)城軌列車制動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，可以實(shí)現(xiàn)快速、精確同步制動(dòng)，從而克服受控對(duì)象的不確定性、遲滯和時(shí)變等因素的動(dòng)態(tài)影響，從而達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)，并使系統(tǒng)具有良好的魯棒性和穩(wěn)定性。

　　伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市交通壓力越來越大，為形成方便快捷的城市交通網(wǎng)絡(luò)，越來越多的城市將建設(shè)城市軌道交通納入計(jì)劃。地鐵作為城市軌道交通的主力軍，其技術(shù)性能直接影響運(yùn)載能力。制動(dòng)技術(shù)作為保障列車運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一，一直備受關(guān)注。制動(dòng)系統(tǒng)是列車操縱系統(tǒng)的組成部分，它用來調(diào)節(jié)車速和進(jìn)行停車，是列車安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代城軌列車常用電空混合制動(dòng)系統(tǒng)，它通過制動(dòng)控制器協(xié)調(diào)電制動(dòng)和空氣制動(dòng)的介入比例，基本能夠保證在車速變化情況下一致的制動(dòng)性能。

　　基于模糊預(yù)測(cè)控制的方法，根據(jù)列車運(yùn)行過程中幾個(gè)優(yōu)化控制目標(biāo)確定其相應(yīng)的評(píng)價(jià)函數(shù)，并建立多步預(yù)測(cè)控制模型，用多目標(biāo)滿意優(yōu)化模型進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化。設(shè)計(jì)了基于模糊預(yù)測(cè)控制的城軌列車PID 速度控制器，使列車的跟蹤性、舒適度等指標(biāo)都有了明顯的改善。采用模糊預(yù)測(cè)控制算法，針對(duì)列車自動(dòng)駕駛的性能指標(biāo)建立對(duì)應(yīng)的模糊隸屬度函數(shù)，基于人工駕駛策略建立了相應(yīng)的模糊控制規(guī)則，對(duì)惰行節(jié)能優(yōu)化進(jìn)行了曲線優(yōu)化。提出的基于模糊預(yù)測(cè)控制的制動(dòng)控制方法，利用模糊遺傳算法進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化，獲得了全局最優(yōu)解作為預(yù)測(cè)控制控制器的輸出，進(jìn)而提高了系統(tǒng)控制快速性和穩(wěn)定性。提出了帶有舒適度約束條件的模糊預(yù)測(cè)-PID 復(fù)合控制方法，分情況進(jìn)行制動(dòng)距離的優(yōu)化。由于制動(dòng)系統(tǒng)本身存在時(shí)滯，會(huì)對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成破壞，因此制動(dòng)系統(tǒng)通常采取開環(huán)控制策略。然而，線路阻力的不確定性、閘瓦摩擦系數(shù)的非線性及制動(dòng)系統(tǒng)所受隨機(jī)擾動(dòng)都會(huì)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)帶來不利影響。開環(huán)控制方法由于無法消除這些因素的影響，從而在一定程度上降低了制動(dòng)系統(tǒng)的性能。本研究擬對(duì)城軌列車制動(dòng)控制這樣一類具有非線性、時(shí)變性和遲滯特性的控制對(duì)象進(jìn)行研究，通過分析其動(dòng)態(tài)過程，以及相關(guān)因素對(duì)控制的影響，提出一種基于T-S 模糊預(yù)測(cè)控制模型的制動(dòng)控制方法，并進(jìn)行仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制系統(tǒng)的快速和精確制動(dòng)。