[发明专利]一种基于模型预测的虚拟重联高速列车追踪间隔控制方法

权利要求书

1.一种基于模型预测的虚拟重联高速列车追踪间隔控制方法，其特征在于，包括：

S1基于列车参数误差和不确定因素干扰，构建列车纵向动力学模型；

S2基于所述列车纵向动力学模型，在虚拟重联模式下的相对距离制动模式追踪列车内部，获取列车制动数据，建立高速列车安全制动模型，并通过所述高速列车安全制动模型计算虚拟重联高速列车期望追踪间隔；

S3根据获取的线路数据，考虑列车参数M、a、b、c和外部干扰G已知的情况下，通过动态规划算法离线计算列车运行参考曲线；

S4通过模型预测控制算法，设定高速列车的被控量，建立列车状态方程和列车运行预测模型；

S5根据步骤S1至S4的执行结果，将领导列车的控制优化目标设定为：在满足状态和输入约束前提下，列车的运行速度最大，并建立领导列车目标函数和约束条件；

S6根据步骤S5设定的领导列车的控制优化目标，将跟随列车的控制优化目标设定为：在满足安全限速条件下，与领导列车之间速度差尽可能小、与领导列车间的运行追踪间隔尽可能接近期望间隔，建立跟随列车目标函数和约束条件；

S7根据步骤S1至S4的执行结果，在每个采样时刻，通过模型预测控制器求解领导列车的控制优化目标和跟随列车的控制优化目标得到控制量，对列车进行间隔控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11令i是虚拟重联模式下编队内的第i列列车，通过式

建立第i列车的纵向动力学方程；式(1)中，M_i表示第i列列车质量，a_i表示第i列列车运行加速度，u_i表示第i列列车的牵引力或制动力，R_i是关于列车速度和位置的函数表示列车运行阻力，包括基本阻力f、坡道附加阻力f_s和曲线附加阻力f_R，分别由下式(2)(3)(4)给出：

f＝a+bv+cv²                                                       (2)

f_s＝i_s·g(N/t)                                                        (3)

式(2)中，a，b，c分别为列车基本运行阻力的系数，v为列车当前运行速度；当列车在坡道运行时，重力在坡道方向的分力则为列车的坡道附加阻力，为方便计算，将坡道阻力进行换算，式(3)中i_s为列车当前所处坡道坡度的千分数，g为重力加速度；曲线轨道车轮与轨道的摩擦所产生的阻力为列车曲线附加阻力，式(4)中A为常数，位于450-800之间，R为线路曲线半径；

S12通过式

建立考虑参数误差和不确定因素干扰下的第i列列车纵向动力学方程；式中，r为列车回转质量系数，为常数；i_s为第i列列车当前所处位置；u_f为列车的牵引系数，F_t,i为第i列列车所受牵引力；u_b为列车的制动系数，F_b,i为第i列车所受制动力；p(t)为参数误差影响力，d(t)为不确定因素干扰恢复力；所述牵引系数和制动系数满足下式(6)

所述参数误差影响力p(t)和不确定因素干扰恢复力d(t)满足下式(7)

|p(t)|≤G_p,|d(t)|≤G_d                                          (7)；

式(7)中，G_p为参数误差影响力上限，G_d为不确定因素干扰恢复力上限，均为正常数。