基于T-S模糊模型的預測控制算法在城軌列車制動控制中的應用

　　城市軌道交通因其自身載運量大，速度快，零阻塞等諸多優點在現代城市生活中起著越來越重要的作用。制動系統性能直接影響到列車運行的平穩性和安全性，其是一個時變、時滯和非線性的控制系統。提出一種基于T-S模糊模型的預測控制算法，對城軌列車制動控制系統進行仿真，可以實現快速、精確同步制動，從而克服受控對象的不確定性、遲滯和時變等因素的動態影響，從而達到預期的控制目標，并使系統具有良好的魯棒性和穩定性。

　　伴隨著我國城市化進程的加快，城市交通壓力越來越大，為形成方便快捷的城市交通網絡，越來越多的城市將建設城市軌道交通納入計劃。地鐵作為城市軌道交通的主力軍，其技術性能直接影響運載能力。制動技術作為保障列車運行的關鍵技術之一，一直備受關注。制動系統是列車操縱系統的組成部分，它用來調節車速和進行停車，是列車安全可靠運行的基礎?，F代城軌列車常用電空混合制動系統，它通過制動控制器協調電制動和空氣制動的介入比例，基本能夠保證在車速變化情況下一致的制動性能。

　　基于模糊預測控制的方法，根據列車運行過程中幾個優化控制目標確定其相應的評價函數，并建立多步預測控制模型，用多目標滿意優化模型進行滾動優化。設計了基于模糊預測控制的城軌列車PID 速度控制器，使列車的跟蹤性、舒適度等指標都有了明顯的改善。采用模糊預測控制算法，針對列車自動駕駛的性能指標建立對應的模糊隸屬度函數，基于人工駕駛策略建立了相應的模糊控制規則，對惰行節能優化進行了曲線優化。提出的基于模糊預測控制的制動控制方法，利用模糊遺傳算法進行滾動優化，獲得了全局最優解作為預測控制控制器的輸出，進而提高了系統控制快速性和穩定性。提出了帶有舒適度約束條件的模糊預測-PID 復合控制方法，分情況進行制動距離的優化。由于制動系統本身存在時滯，會對閉環系統穩定性造成破壞，因此制動系統通常采取開環控制策略。然而，線路阻力的不確定性、閘瓦摩擦系數的非線性及制動系統所受隨機擾動都會對制動系統帶來不利影響。開環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系統的性能。本研究擬對城軌列車制動控制這樣一類具有非線性、時變性和遲滯特性的控制對象進行研究，通過分析其動態過程，以及相關因素對控制的影響，提出一種基于T-S 模糊預測控制模型的制動控制方法，并進行仿真和優化設計，實現制動控制系統的快速和精確制動。