[發明專利]一種城市軌道交通車站客流量的混合觸發控制方法

在審

• 申請號: 202110639272.6
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113378376A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 張素煥;張俊鋒;余善恩;李真
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/30
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

1.一種城市軌道交通車站客流量的混合觸發控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1、采集車站的客流量數據，建立城市軌道交通車站的客流量區間不確定狀態空間模型；

步驟2、設計城市軌道交通系統安全運行的客流量變化的混合觸發的飽和控制器；

步驟3、構造城市軌道交通系統正常運行的混合觸發條件；

步驟4、基于所建立的城市軌道交通車站客流量模型，設計系統的正性條件，并驗證；

步驟5、基于所建立的系統正性條件，進一步分析系統穩定運行的條件，并驗證。

2.如權利要求1所述的一種城市軌道交通車站客流量的混合觸發控制方法，其特征在于，步驟1具體步驟如下：

首先，針對城市軌道交通車站客流量進行實時采集，建立城市軌道交通系統的狀態空間模型，形式如下：

其中，x(k)＝(x₁(k) x₂(k) … x_i(k) … x_n(k))^T由k時刻城市軌道交通系統的n個車站點的客流量組成；u(k)表示k時刻車站流入的客流數量；y(k)表示k時刻從車站離開的客流量；sat(·)表示為客流承載區客流輸入飽和函數；系統矩陣及滿足B_r(k)≥0，和C_r(k)≥0；r(k)為滿足馬爾科夫過程的跳變信號，滿足其轉移率為Pr(g_k+1＝j|g_k＝i)＝π_ij，0≤π_ij≤1，和根據城市軌道交通系統特性，有限集合是一個正整數集合，滿足S＝{1,2,3,...,N}，N∈N⁺。

3.如權利要求2所述的一種城市軌道交通車站客流量的混合觸發控制方法，其特征在于，步驟2設計飽和控制器具體如下：

其中，0≤η_is≤1，α_i(k)是一個伯努利隨機變量，α_i(k)∈[0,1]，并且滿足且它表示從一個觸發方案到另一個觸發方案的切換規律，當α_i(k)＝1時，激活時間觸發方案；當α_i(k)＝0時，選擇事件觸發方案。

4.如權利要求3所述的一種城市軌道交通車站客流量的混合觸發控制方法，其特征在于，步驟3所述的設計混合觸發條件具體內容如下：

當α_i(k)＝0時，選擇事件觸發方案，此時建立事件觸發條件為：

||e(k)||₁＞β||x(k)||₁ (3)

其中，0＜β＜1。

5.如權利要求4所述的一種城市軌道交通車站客流量的混合觸發控制方法，其特征在于，步驟4所述的城市軌道交通系統的正性驗證過程如下：

步驟4.1首先，針對前面建立的系統模型，設計正性條件

如果存在常數μ＞0，和向v⁽ⁱ⁾＞0，v⁽ⁱ⁾∈Rⁿ，使得下列不等式成立

那么，在混合觸發飽和控制律(2)作用下，且滿足

系統(1)是正的；

步驟4.2基于步驟4.1中建立的正性條件，進行正性驗證：

根據飽和控制律(2)可知，

進而，根據觸發條件||e(k)||₁＞β||x(k)||₁，當x(0)≥0時，有-β1_n×nx(0)≤e(0)≤β1_n×nx(0)；結合α_i(k)∈{0,1}，式子(6)可轉化為

進一步，結合步驟4.1中的條件有

進而，可得x(1)≥0；利用數學歸納法可得到系統(1)是正系統，且有

-β1_n×nx(k)≤e(k)≤β1_n×nx(k) (9)。

6.如權利要求5所述的一種城市軌道交通車站客流量的混合觸發控制方法，其特征在于，步驟5所述的城市軌道交通系統隨機穩定性的驗證過程如下：

步驟5.1首先，在步驟4的基礎上，建立系統穩定性條件

其中，ρ₁，ρ₂和ρ₃已知；那么在飽和控制律(2)和控制器增益(5)下，系統(1)是隨機穩定的；

步驟5.2基于步驟5.1建立的穩定性條件，進行隨機穩定性驗證：

選取隨機余正Lyapunov函數為V(x(k),r(k)＝i)＝x^T(k)v⁽ⁱ⁾；則有

結合式子(5)和(9)可得

從而有

結合步驟5.1可得

和

于是，有

當D_is≠I和D_is≠0時，利用步驟5.1中的條件可得

E{ΔV(x(k),r(k)＝i)}≤-μx^T(k)1_n (17)

對上式從0到∞求和運算有

故此，可得系統(1)是隨機穩定的；同理，應用步驟5.1中的條件可得到D_is＝I和D_is＝0時系統也是隨機穩定的；

約束條件H_iιx(k)≤1，這類約束條件通常被稱為狀態的不變集問題，其中，H_iι為H_i的第ι行元素組成的向量；

令x^T(0)v^(r(0))≤1；由步驟5.1中最后兩個條件可得

由于x^T(0)v^(r(0))≤1，利用引理1.5轉換后的ΔV(x(0))＜0，于是有x^T(1)v^(r(1))≤1；應用數學歸納法可得到x^T(k)v^(r(k))≤1；那么，所設計的H_i是狀態量x(k)的一個不變集。