【技术实现步骤摘要】
基于模型预测控制的虚拟编组列车追踪控制系统与方法
[0001]本专利技术涉及轨道交通信号控制
，特别是涉及一种基于模型预测控制的虚拟编组列车追踪控制系统与方法。
技术介绍
[0002]为解决城市轨道交通(以下简称“城轨”)客流时空分布不均衡的问题，列车虚拟编组(Virtual Coupling，VC)技术受到了业界的广泛关注。该技术基于车车通信与主动控制将多个不存在物理连挂关系的列车单元组成一辆虚拟编组列车，而相邻的列车单元之间保持非常小的追踪间距。这种虚拟编组的方式使得所有列车单元能够提供像物理连挂的列车一样的运输作业服务。基于这种灵活的编组方式，能够快速、动态地调整列车编组数量，从而实现线路运力与客流需要的实时灵活匹配。
[0003]实现虚拟编组运行的难点是如何在满足安全防护条件的前提下控制列车保持尽可能小的追踪间距。其中，安全防护条件通常会设置为一个紧急制动触发(Emergent Braking Intervention，EBI)速度，一旦列车超过EBI速度，便对车辆施加紧急制动直至停车以保障行车安全。而...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于模型预测控制的虚拟编组列车追踪控制系统，其特征在于，所述虚拟编组列车中的每一列车单元均包括：信息处理模块、动力学方程构建模块、运行轨迹预测模块、追踪控制目标计算模块、最优问题构建模块和二次规划问题求解模块；在同一列车单元中：所述信息处理模块分别与所述动力学方程构建模块和所述追踪控制目标计算模块连接；所述动力学方程构建模块与所述运行轨迹预测模块连接；所述运行轨迹预测模块与所述追踪控制目标计算模块连接；所述追踪控制目标计算模块与所述最优问题构建模块连接；所述最优问题构建模块与所述二次规划问题求解模块连接；所述二次规划问题求解模块与所述运行轨迹预测模块连接；在相邻的两个列车单元中：后一列车单元的信息交互处理模块与前一列车单元中的运行轨迹预测模块连接；当前列车单元的所述信息处理模块用于获取控制目标；所述控制目标包括目标控制命令和运行轨迹；当所述当前列车单元为领航列车单元时，所述运行轨迹为目标运行曲线；当所述当前列车单元不是领航列车单元时，所述运行轨迹为前一列车单元中运行轨迹预测模块更新后的预测运行轨迹；每一列车单元中的动力学方程构建模块均用于构建动力学方程；每一列车单元中的运行轨迹预测模块用于基于所述动力学方程生成预测运行轨迹；每一列车单元中的追踪控制目标计算模块用于基于控制目标、动力学方程和每一列车单元的实时状态构建最优控制问题；所述二次规划问题求解模块用于求解所述最优控制问题得到最优控制命令；所述运行轨迹预测模块用于基于所述最优控制命令更新预测运行轨迹，并用于基于更新后的所述预测运行轨迹确定每一列车单元的目标位置和速度序列；所述最优控制问题为一个具有二次规划形式的问题。2.根据权利要求1所述的基于模型预测控制的虚拟编组列车追踪控制系统，其特征在于，所述动力学方程为：x
i，k+1
＝Ax
i，k
+Bu
i，k
+C；式中，x
i，k
为第i个列车单元在k时刻的状态，u
i，k
为第i个列车单元在k时刻的控制命令，x
i，k+1
为第i个列车单元在k+1时刻的状态，A为第一矩阵，B为第二矩阵，C为第三矩阵，其中，为第i个列车单元在k+1时刻的状态，A为第一矩阵，B为第二矩阵，C为第三矩阵，其中，R为惯性环节系数，g
i
为外部附加力，τ为采样间隔时间。3.根据权利要求2所述的基于模型预测控制的虚拟编组列车追踪控制系统，其特征在于，所述预测运行轨迹为：式中，X
i，k
为第i个列车单元在k时刻的预测运行轨迹，U
i，k
为第i个列车单元在k时刻的预测控制命令序列，I为单位向量，和均为矩阵，
T为转置，N为预测时域长度。4.根据权利要求3所述的基于模型预测控制的虚拟编组列车追踪控制系统，其特征在于，所述运行轨迹预测模块基于更新后的所述预测运行轨迹确定每一列车单...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏杰，罗啸林，唐涛，孔德浩，肖骁，韩笑，张艳兵，宿帅，曹源，李开成，柴铭，吕继东，侯涛刚，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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