牵引制动力学模型调优方法、电子设备及存储介质与流程

本发明属于轨道车辆控制，具体涉及一种牵引制动力学模型调优方法、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、随着轨道交通的快速发展，轨道车辆的运行安全与效率成为关键问题。轨道车辆牵引制动力学模型是研究车辆运行过程中力学平衡的重要工具，现有的牵引制动力学模型存在参数不准确、多种复杂路况下没有调优等问题，缺乏对牵引制动力学模型的自动调优方法，模型参数调整需人工根据经验手动进行，存在优化效率低、难以获取全局最优解的问题，进而导致车辆运行时出现安全风险和能耗增加。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种牵引制动力学模型调优方法、电子设备及存储介质，用于解决现有技术中对牵引制动力学模型参数调整时效率低、难以获取全局最优解的问题。

2、为解决以上技术问题，本发明提供了一种轨道车辆牵引制动力学模型调优方法，包括：

3、s1、采集轨道车辆在不同路况和不同速度下的原始运行数据；采集的原始运行数据包括计算坡道力所需的参数、计算气制动力所需的参数、计算曲线阻力所需的参数、计算基本阻力所需的参数以及计算启动阻力所需的参数；

4、s2、对采集的数据进行预处理，形成数据库；

5、s3、利用数据库中的数据，采用遗传算法自动调整所述牵引制动力学模型中的总合力模型的参数得到优化后的所述总合力模型，其中，遗传算法中的适应度依据轨道车辆受到的总合力的目标函数值和轨道车辆受到的总合力的实际函数值计算。

6、其有益效果为：本发明的方法在对轨道车辆牵引制动力学模型的参数进行调整时不再采用人工调整的方法，而是自动采集轨道车辆在不同路况和不同速度下的原始运行数据，并对其进行预处理得到更准确的数据，基于预处理后的运行数据自动运行优化算法对牵引制动力学模型的参数进行调整；通过数据采集和预处理，提高了模型预测的精度和准确性；使用优化算法自动调整模型参数，避免了人工经验和试错法的带来的效率和精度问题，能够自适应调整牵引制动力模型的参数，以适应多种路况和速度下的变化；采用本发明的方法可以自动对牵引制动力学模型的参数进行调整和优化，使得车辆在多种复杂路况下自动找出最优牵引制动力，从而节约能源；此外，本发明的方法可应用于现有的车辆控制系统，无需对硬件进行大量改造，具有较好的可移植性和推广价值。

7、在一个实施例中，所述总合力模型依据动力的合力表达式和阻力的合力表达式确定，其中动力的合力表达式至少与位于坡道上的所有车节的总重量、坡道俯仰角以及轨道车辆的电机转速有关，阻力的合力表达式至少与轨道车辆的电机转速、摩擦系数、表示单个车节质量、轨道的曲线半径、风阻以及各个车节的制动率有关。

8、在一个实施例中，所述的计算坡道力所需的参数包括每个车节的质量和坡道俯仰角的正弦值；所述的计算气制动力所需的参数包括计算制动系数所需的参数、计算制动率所需的参数、车节质量以及重力加速度；所述的计算曲线阻力所需的参数包括轨道的曲线半径、轨道的曲线偏角和轨道车辆的车身长度；所述的计算基本阻力和启动阻力所需的参数包括车节质量和重力加速度。

9、在另一个实施例中，采用遗传算法自动调整模型参数包括：生成初始种群，从数据库中随机选取一定数量的数据样本作为初始种群，每个数据样本表示一种参数组合；所述的参数组合是指采集的同一路况同一速度下的车辆运行数据；采用遗传算法的适应度函数计算种群中每个样本的适应度；根据适应度值选择一定数量的优秀样本进入下一代种群；选出优秀样本后，将剩余的样本随机分为两两一组，进行交叉操作，生成新的样本；对种群中的每个样本进行变异操作，生成新的样本；迭代地执行以上步骤直至得到所述总合力模型的参数的最优解，并将其代入牵引制动力学模型中从而得到优化后的牵引制动力学模型。

10、在又一个实施例中，还包括：评估牵引制动力学模型的优化效果，若达到预期的优化效果，则停止优化；若未达到预期的优化效果，则调节种群大小m、交叉概率pc、变异概率pm再次采用遗传算法自动调整牵引力模型的参数。

11、在还一个实施例中，还包括：对优化后的牵引制动力学模型进行验证，评估其在实际环境中的表现和精度；若优化后的牵引制动力学模型的精度符合要求，则将其应用于车辆实时控制系统中。

12、其有益效果为：利用优化后的牵引制动力学模型可以获取最优的牵引力和制动力，从而实现大大提高车辆的控制精度，使车辆运行更加安全且降低车辆能耗。

13、在一个实施例中，所述对优化后的牵引制动力学模型进行验证包括：依据车辆目标运行参数得到优化后的牵引制动力学模型输出的力值数据，并将其发送给对应执行模块执行得到车辆实际运行参数，将车辆实际运行参数与车辆目标运行参数对比，若两者差值大于预设的阈值，则判定为优化后的牵引制动力学模型的控制精度符合要求。

14、为解决以上技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现本发明的轨道车辆牵引制动力学模型调优方法。

15、为解决以上技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有程序指令，当所述程序指令由处理器加载并执行时，使得所述处理器执行本发明的轨道车辆牵引制动力学模型调优方法。

技术特征：

1.一种轨道车辆牵引制动力学模型调优方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的轨道车辆牵引制动力学模型调优方法，其特征在于，所述总合力模型依据动力的合力表达式和阻力的合力表达式确定，其中动力的合力表达式至少与位于坡道上的所有车节的总重量、坡道俯仰角以及轨道车辆的电机转速有关，阻力的合力表达式至少与轨道车辆的电机转速、摩擦系数、表示单个车节质量、轨道的曲线半径、风阻以及各个车节的制动率有关。

3.如权利要求1所述的轨道车辆牵引制动力学模型调优方法，其特征在于，所述的计算坡道力所需的参数包括每个车节的质量和坡道俯仰角的正弦值；所述的计算气制动力所需的参数包括计算制动系数所需的参数、计算制动率所需的参数、车节质量以及重力加速度；所述的计算曲线阻力所需的参数包括轨道的曲线半径、轨道的曲线偏角和轨道车辆的车身长度；所述的计算基本阻力和启动阻力所需的参数包括车节质量和重力加速度。

4.如权利要求1所述的轨道车辆牵引制动力学模型调优方法，其特征在于，采用遗传算法自动调整牵引力模型的参数包括：

5.如权利要求1所述的轨道车辆牵引制动力学模型调优方法，其特征在于，还包括：评估牵引制动力学模型的优化效果，若达到预期的优化效果，则停止优化；若未达到预期的优化效果，则调节种群大小m、交叉概率pc、变异概率pm再次采用遗传算法自动调整牵引力模型的参数。

6.如权利要求1所述的轨道车辆牵引制动力学模型调优方法，其特征在于，还包括：

7.如权利要求1～6任意一项所述的轨道车辆牵引制动力学模型调优方法，其特征在于，所述对优化后的牵引制动力学模型进行验证包括：依据车辆目标运行参数得到优化后的总合力模型输出的力值数据，并将其发送给对应执行模块执行得到车辆实际运行参数，将车辆实际运行参数与车辆目标运行参数对比，若两者差值大于预设的阈值，则判定为优化后的牵引制动力学模型的控制精度符合要求。

8.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1～7任意一项所述的轨道车辆牵引制动力学模型调优方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其中存储有程序指令，当所述程序指令由处理器加载并执行时，使得所述处理器执行根据权利要求1～7任一项所述的轨道车辆牵引制动力学模型调优方法。

技术总结
本发明属于车辆控制技术领域，具体涉及一种牵引制动力学模型调优方法、电子设备及存储介质。其中的方法包括：采集轨道车辆在不同路况和不同速度下的原始运行数据；采集的原始运行数据包括计算坡道力所需的参数、计算气制动力所需的参数、计算曲线阻力所需的参数、计算基本阻力所需的参数以及计算启动阻力所需的参数；对采集的数据进行预处理并形成数据库；利用数据库中的数据，采用优化算法自动调整牵引制动力学模型的参数得到优化后的牵引制动力学模型。采用本发明的方法可以自动对牵引制动力学模型的参数进行调整和优化，使得车辆在多种复杂路况下自动找出最优牵引制动力，从而节约能源。

技术研发人员：苏以佳,宋阳,张乡音,高志生,陈旭阳,单珍珍,王亚军
受保护的技术使用者：郑州捷安高科股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15