[发明专利]一种城轨列车的多目标控制方法

权利要求书

1.一种城轨列车的多目标控制方法，包括列车控制系统和列车驾驶曲线生成系统，列车驾驶曲线生成系统能为列车控制系统生成自动驾驶曲线，列车控制系统能根据自动驾驶曲线控制列车运行，其特征在于：所述列车驾驶曲线生成系统包括基础群模块(1)、精英群模块(2)、全局外部档案模块(3)、局部外部档案模块(4)、通信控制模块(5)和驾驶曲线生成模块(6)；所述基础群模块(1)包括4个小种群模块，其中1个小种群模块记为权衡优化模块(11)，另外3个小种群模块记为目标优化模块；所述4个小种群模块均与全局外部档案模块(3)连接，驾驶曲线生成模块(6)与全局外部档案模块(3)连接，局部外部档案模块(4)通过通道一与全局外部档案模块(3)连接，精英群模块(2)与局部外部档案模块(4)连接，全局外部档案模块(3)通过通道二与精英群模块(2)连接，通信控制模块(5)与权衡优化模块(11)连接，通信控制模块(5)能控制通道一和通道二同步开启或关断；

所述自动驾驶曲线按如下方法生成：

(一)列车控制系统将列车的基础数据和约束参数传输到列车驾驶曲线生成系统；

(二)列车驾驶曲线生成系统根据基础数据和约束参数生成最优前沿解集，最优前沿解集由多个Pareto前沿解组成；

(三)操作人员根据需要从最优前沿解集中选出一个Pareto前沿解，列车驾驶曲线生成系统根据选定的Pareto前沿解生成自动驾驶曲线；

所述步骤(二)中，所述最优前沿解集按如下方法生成：

上电后，所述基础群模块(1)根据基础数据和约束参数生成基础粒子，然后将基础粒子发送至小种群模块；收到基础粒子后，小种群模块采用方法一生成可行解，并将可行解送入全局外部档案模块(3)，全局外部档案模块(3)生成相应的Pareto前沿解；通道二开启时，全局外部档案模块(3)将当前的Pareto前沿解传输至精英群模块(2)；

精英群模块(2)根据Pareto前沿解生成多个精英粒子群，然后采用粒子集群算法生成精英可行解，并将精英可行解实时送入局部外部档案模块(4)，局部外部档案模块(4)根据精英可行解生成精英解；通道一开启时，局部外部档案模块(4)将当前的精英解传输至全局外部档案模块(3)，全局外部档案模块(3)生成相应的Pareto前沿解；

小种群模块的迭代次数达到设定值时，全局外部档案模块(3)内当前的Pareto前沿解即形成最优前沿解集，得到最优前沿解集后，全局外部档案模块(3)将最优前沿解集传输到驾驶曲线生成模块(6)；

通信控制模块(5)控制通道一和通道二，初次开启的时机为设定值；通道一和通道二每次开启后，延迟一定时间，通信控制模块(5)控制通道一和通道二关断；通道一和通道二每次关断后，通信控制模块(5)按如下方式确定通道一和通道二下一次的开启时机：

通信控制模块(5)对权衡优化模块(11)的当前迭代次数和当前的迭代步长进行实时检测，然后根据模糊推理规则表，确定下一次开启通道一和通道二的时机；

所述模糊推理规则表为：

{LI，SI，MI}为迭代次数模糊论域，其中，LI表示次数少，SI表示次数适中，MI表示次数多；

{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}为迭代步长模糊论域，其中，NB表示负大，NM表示负中，NS表示负小，ZO表示零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大；

通道一和通道二关断后至再次开启的过程，记为一个通信周期，{VS，S，M，L，VL}为通信周期模糊论域，其中，VS表示很短，S表示短，M表示适中，L表示长，VL表示很长；

所述方法一包括：

基础群模块(1)中的各个小种群模块根据粒子集群算法进行第一个迭代周期的运算，第一个迭代周期的运算结束后，小种群模块将得到的可行解传输至全局外部档案模块(3)；后续过程中，小种群模块每次收到全局外部档案模块(3)输出的引导粒子，就进行一个迭代周期的运算，每个迭代周期的运算结束后，小种群模块将得到的可行解传输至全局外部档案模块(3)；每次生成相应的Pareto前沿解后，全局外部档案模块(3)向各个小种群模块输出引导粒子：将当前Pareto前沿解中列车运行时间最短那者作为第一目标优化模块(12)的引导粒子，将当前Pareto前沿解中列车能耗最少那者作为第二目标优化模块(13)的引导粒子，将当前Pareto前沿解中列车停车误差最小那者作为第三目标优化模块(14)的引导粒子，在当前Pareto前沿解中随机选择一者作为权衡优化模块(11)的引导粒子。

2.根据权利要求1所述的城轨列车的多目标控制方法，其特征在于：所述步骤(二)中的基础粒子按如下方式设置：

设列车运营线路上有多个站点，相邻两个站点之间的路段记为一个子线路；

为列车设计控制序列；所述控制序列由多个顺次排列的控制阶段组成，每个控制阶段均对应一种列车工况，列车工况切换时控制阶段也随之切换；列车工况切换时，列车在子线路上所处的位置记为工况转换点；当控制阶段的数量及各个控制阶段的列车工况种类确定后，即形成了一种控制模态；对控制阶段的数量及各个控制阶段的列车工况种类进行调整，即可得到多种控制模态；在单种控制模态条件下，对工况转换点的位置进行调节，即可为该种控制模态生成多种控制情况，同一控制情况及其所辖的多个工况转换点记为一个基础粒子，多种控制情况分别对应多个基础粒子。