[發(fā)明專利]一種城軌列車的多目標(biāo)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810480325.2
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108657232B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐凱;楊飛鳳;楊世聰;徐文軒;何周陽;吳仕勛
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號: B61L23/00
• 分類號: B61L23/00;G06N3/00
• 代理公司: 重慶乾乙律師事務(wù)所 50235
• 代理人: 侯懋琪;李劍鋒

1.一種城軌列車的多目標(biāo)控制方法，包括列車控制系統(tǒng)和列車駕駛曲線生成系統(tǒng)，列車駕駛曲線生成系統(tǒng)能為列車控制系統(tǒng)生成自動駕駛曲線，列車控制系統(tǒng)能根據(jù)自動駕駛曲線控制列車運(yùn)行，其特征在于：所述列車駕駛曲線生成系統(tǒng)包括基礎(chǔ)群模塊(1)、精英群模塊(2)、全局外部檔案模塊(3)、局部外部檔案模塊(4)、通信控制模塊(5)和駕駛曲線生成模塊(6)；所述基礎(chǔ)群模塊(1)包括4個(gè)小種群模塊，其中1個(gè)小種群模塊記為權(quán)衡優(yōu)化模塊(11)，另外3個(gè)小種群模塊記為目標(biāo)優(yōu)化模塊；所述4個(gè)小種群模塊均與全局外部檔案模塊(3)連接，駕駛曲線生成模塊(6)與全局外部檔案模塊(3)連接，局部外部檔案模塊(4)通過通道一與全局外部檔案模塊(3)連接，精英群模塊(2)與局部外部檔案模塊(4)連接，全局外部檔案模塊(3)通過通道二與精英群模塊(2)連接，通信控制模塊(5)與權(quán)衡優(yōu)化模塊(11)連接，通信控制模塊(5)能控制通道一和通道二同步開啟或關(guān)斷；

所述自動駕駛曲線按如下方法生成：

(一)列車控制系統(tǒng)將列車的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和約束參數(shù)傳輸?shù)搅熊囻{駛曲線生成系統(tǒng)；

(二)列車駕駛曲線生成系統(tǒng)根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和約束參數(shù)生成最優(yōu)前沿解集，最優(yōu)前沿解集由多個(gè)Pareto前沿解組成；

(三)操作人員根據(jù)需要從最優(yōu)前沿解集中選出一個(gè)Pareto前沿解，列車駕駛曲線生成系統(tǒng)根據(jù)選定的Pareto前沿解生成自動駕駛曲線；

所述步驟(二)中，所述最優(yōu)前沿解集按如下方法生成：

上電后，所述基礎(chǔ)群模塊(1)根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和約束參數(shù)生成基礎(chǔ)粒子，然后將基礎(chǔ)粒子發(fā)送至小種群模塊；收到基礎(chǔ)粒子后，小種群模塊采用方法一生成可行解，并將可行解送入全局外部檔案模塊(3)，全局外部檔案模塊(3)生成相應(yīng)的Pareto前沿解；通道二開啟時(shí)，全局外部檔案模塊(3)將當(dāng)前的Pareto前沿解傳輸至精英群模塊(2)；

精英群模塊(2)根據(jù)Pareto前沿解生成多個(gè)精英粒子群，然后采用粒子集群算法生成精英可行解，并將精英可行解實(shí)時(shí)送入局部外部檔案模塊(4)，局部外部檔案模塊(4)根據(jù)精英可行解生成精英解；通道一開啟時(shí)，局部外部檔案模塊(4)將當(dāng)前的精英解傳輸至全局外部檔案模塊(3)，全局外部檔案模塊(3)生成相應(yīng)的Pareto前沿解；

小種群模塊的迭代次數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，全局外部檔案模塊(3)內(nèi)當(dāng)前的Pareto前沿解即形成最優(yōu)前沿解集，得到最優(yōu)前沿解集后，全局外部檔案模塊(3)將最優(yōu)前沿解集傳輸?shù)今{駛曲線生成模塊(6)；

通信控制模塊(5)控制通道一和通道二，初次開啟的時(shí)機(jī)為設(shè)定值；通道一和通道二每次開啟后，延遲一定時(shí)間，通信控制模塊(5)控制通道一和通道二關(guān)斷；通道一和通道二每次關(guān)斷后，通信控制模塊(5)按如下方式確定通道一和通道二下一次的開啟時(shí)機(jī)：

通信控制模塊(5)對權(quán)衡優(yōu)化模塊(11)的當(dāng)前迭代次數(shù)和當(dāng)前的迭代步長進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，然后根據(jù)模糊推理規(guī)則表，確定下一次開啟通道一和通道二的時(shí)機(jī)；

所述模糊推理規(guī)則表為：

{LI，SI，MI}為迭代次數(shù)模糊論域，其中，LI表示次數(shù)少，SI表示次數(shù)適中，MI表示次數(shù)多；

{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}為迭代步長模糊論域，其中，NB表示負(fù)大，NM表示負(fù)中，NS表示負(fù)小，ZO表示零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大；

通道一和通道二關(guān)斷后至再次開啟的過程，記為一個(gè)通信周期，{VS，S，M，L，VL}為通信周期模糊論域，其中，VS表示很短，S表示短，M表示適中，L表示長，VL表示很長；

所述方法一包括：

基礎(chǔ)群模塊(1)中的各個(gè)小種群模塊根據(jù)粒子集群算法進(jìn)行第一個(gè)迭代周期的運(yùn)算，第一個(gè)迭代周期的運(yùn)算結(jié)束后，小種群模塊將得到的可行解傳輸至全局外部檔案模塊(3)；后續(xù)過程中，小種群模塊每次收到全局外部檔案模塊(3)輸出的引導(dǎo)粒子，就進(jìn)行一個(gè)迭代周期的運(yùn)算，每個(gè)迭代周期的運(yùn)算結(jié)束后，小種群模塊將得到的可行解傳輸至全局外部檔案模塊(3)；每次生成相應(yīng)的Pareto前沿解后，全局外部檔案模塊(3)向各個(gè)小種群模塊輸出引導(dǎo)粒子：將當(dāng)前Pareto前沿解中列車運(yùn)行時(shí)間最短那者作為第一目標(biāo)優(yōu)化模塊(12)的引導(dǎo)粒子，將當(dāng)前Pareto前沿解中列車能耗最少那者作為第二目標(biāo)優(yōu)化模塊(13)的引導(dǎo)粒子，將當(dāng)前Pareto前沿解中列車停車誤差最小那者作為第三目標(biāo)優(yōu)化模塊(14)的引導(dǎo)粒子，在當(dāng)前Pareto前沿解中隨機(jī)選擇一者作為權(quán)衡優(yōu)化模塊(11)的引導(dǎo)粒子。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌列車的多目標(biāo)控制方法，其特征在于：所述步驟(二)中的基礎(chǔ)粒子按如下方式設(shè)置：

設(shè)列車運(yùn)營線路上有多個(gè)站點(diǎn)，相鄰兩個(gè)站點(diǎn)之間的路段記為一個(gè)子線路；

為列車設(shè)計(jì)控制序列；所述控制序列由多個(gè)順次排列的控制階段組成，每個(gè)控制階段均對應(yīng)一種列車工況，列車工況切換時(shí)控制階段也隨之切換；列車工況切換時(shí)，列車在子線路上所處的位置記為工況轉(zhuǎn)換點(diǎn)；當(dāng)控制階段的數(shù)量及各個(gè)控制階段的列車工況種類確定后，即形成了一種控制模態(tài)；對控制階段的數(shù)量及各個(gè)控制階段的列車工況種類進(jìn)行調(diào)整，即可得到多種控制模態(tài)；在單種控制模態(tài)條件下，對工況轉(zhuǎn)換點(diǎn)的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可為該種控制模態(tài)生成多種控制情況，同一控制情況及其所轄的多個(gè)工況轉(zhuǎn)換點(diǎn)記為一個(gè)基礎(chǔ)粒子，多種控制情況分別對應(yīng)多個(gè)基礎(chǔ)粒子。