[發明專利]一種自動駕駛的控制系統及方法

有效

• 申請號: 201310689453.5
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103777631A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 肖驍
• 申請（專利權）人: 北京交控科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及控制技術領域，特別涉及一種自動駕駛的控制系統及方法。

背景技術

目前國內多數地鐵線路的車載信號設備實現了有人自動駕駛，在有人自動駕駛模式下，列車自動防護系統（ATP）負責保護列車的行車安全，列車自動駕駛系統（ATO）負責列車運行過程中的區間運行和進站停車控制。在ATP的防護下，自動駕駛可降低司機的勞動強度，提高列車運行效率，縮短地鐵運行間隔，提高停車精度。

作為標準的控制系統，典型的ATO系統架構如圖1所示，其中該控制系統包括：目標曲線計算單元01根據外部系統的輸入條件，計算速度的目標量，即目標速度；反饋量采集計算單元02采集列車速度和加速度，明確當前速度的狀態；控制器03根據當前速度和目標速度之差，通過計算得出控制量即牽引或制動加速度的輸出值，并控制受控對象（即列車）做出相應動作。

傳統ATO系統是通過直接調節控制器參數的方式來改善ATO的控制性能，車輛作為時間常數相對較大、對于車輛性能較為敏感的時滯系統，控制器適應性、控制精確性、系統響應速度等控制系統基本性能指標本已很難兼顧，自動駕駛的舒適性更難保證。即使使用多套控制器參數，可供調節的維度仍然有限，且控制器參數大多不夠直觀、不便理解，控制器參數的增加對軟件開發和驗證、現場調試以及售后維護等方面都造成了很大的困難。同時隨著列車運行時間的累積，車輛性能還會隨著時間發生慢性漂移，從而對車載控制器的控制效果產生影響，控制器對列車的控制更加不易操作。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是如何對列車自動駕駛過程中的眾多參數進行處理和控制，便于對車載控制器的控制，提高控制效果。

（二）技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供了一種自動駕駛的控制系統，具體包括：曲線合成單元、反饋單元、控制器和優化單元；

其中所述曲線合成單元用于根據外部系統輸入的條件計算目標速度曲線；

反饋單元用于采集列車運行過程中的狀態信息；

控制器用于根據目標速度曲線和反饋單元反饋的狀態信息制定對列車的控制指令；

優化單元對控制器輸出的控制指令利用指令優化策略與工況組合構建的關系矩陣進行優化，得到優化的控制指令。

進一步地，所述曲線合成單元用于綜合線路限速、安全防護點、停車位置、組織調度和節能時刻表計算出目標優化曲線。

進一步地，所述狀態信息包括：原始狀態信息和衍生狀態信息，其中原始狀態信息包括實際運行速度、對控制指令的執行反饋和列車載重，衍生狀態信息包括實際加速度、空轉滑行狀態。

進一步地，所述控制器根據目標速度曲線和狀態信息，通過模糊算法選用不同的控制器參數計算得到控制指令。

進一步地，所述優化單元在保證控制器的控制性能的基礎上，利用指令優化策略對控制器輸出的控制指令進行優化。

進一步地，所述利用指令優化策略與工況組合構建關系矩陣時，針對采集的行車數據調整不同工況情況下優化策略的數值。

為解決上述技術問題，本發明還提供了一種自動駕駛的控制方法，包括：

計算目標速度曲線，采集列車運行過程中的狀態信息并反饋；

根據目標速度曲線和反饋得到的狀態信息制定對列車的控制指令，并輸出；

對輸出的控制指令利用指令優化策略與工況組合構建的關系矩陣進行優化，得到優化的控制指令，對列車進行控制。

進一步地，所述計算目標速度具體為：綜合線路限速、安全防護點、停車位置、組織調度和節能時刻表，計算出目標優化曲線。

進一步地，所述制定對列車的控制指令的過程中通過模糊算法選用不同的控制器參數計算得到控制指令。

進一步地，所述對輸出的控制指令進行優化具體包括：

優化單元在保證控制器的控制性能的基礎上，利用指令優化策略對控制器輸出的控制指令進行優化。

進一步地，所述利用指令優化策略與工況組合構建關系矩陣時，針對采集的行車數據調整不同工況情況下優化策略的數值。

（三）有益效果