高速动车组复杂的运行过程是巨变的非线性动力学过程。随着高速动车组运行速度越来越快,其非线性过程更加剧烈,传统针对中低速列车的运行控制方法不能准确描述高速动车组的动态过程。因此,研究高速动车组在动态运行环境下的有效控制算法,使其在采用有效控制算法设计的控制器作用下安全、稳定、高效运行有重要的研究意义。本论文的具体研究如下:1、针对高速动车组的运行过程,分别介绍了单质点建模和多质点的分布式建模方法,并分析了两种方法的优缺点。根据高速动车组运行过程模型参数具有时变的特点,采用具有自适应建模和同步调优控制器参数功能的双自适应广义预测控制方法,研究出相应的控制器对高速动车组的运行过程进行速度跟踪控制。首先采用递推最小二乘法实时辨识列车运行过程模型参数,然后根据所得参数自适应建模并计算控制器调优参数,进而计算出高速列车需要施加的牵引/制动力,并设计确保控制器稳定的监督机制,实现高速列车对给定速度的高精度跟踪。仿真结果表明双自适应广义预测控制器的有效性,在遇到未知干扰时仍能确保列车安全、稳定地运行,其控制效果明显优于单一自适应控制器。2、考虑到高速动车组由多动力单元组成,在双自适应广义预测控制器的基础上,结合多变量广义预测控制算法,设计了高速动车组的双自适应多变量广义预测控制器。首先采用递推最小二乘法实时辨识各动力单元的模型参数,然后根据模型参数对每个动力单元自适应建模并计算控制器调优参数,并设计了监控单元确保控制器稳定实现。以CRH380A型高速动车组为仿真验证对象,仿真结果验证了本文所设计的控制器对给定速度曲线有精确的跟踪能力,跟踪效果明显优于传统PID等控制器。本文的研究工作,对高速动车组实现安全、舒适、正点运行具有一定的理论意义。同时为进一步对列车自动驾驶(ATO)运行控制提供了参考。