基于極點配置算法的列車橫向半主動懸掛自適應pid控制系統(tǒng)

1、Comment[x1]:二號宋體Comment[x2]:四號宋體。碩士研究生須將導師列為通訊作者（詳見頁腳）Comment[x3]:詳細到二級單位，省市，郵編Comment[S4]:300字左右，按照目的、方法、結(jié)果、結(jié)論的順序書寫。Comment[x5]:請列出“首關(guān)鍵詞”。首關(guān)鍵詞是三級學科名稱，可在我刊網(wǎng)站查詢keji.hebust.Comment[x6]:請列出中圖分類號Comment[x7]:第一個單詞首字母和專有名詞首字母大

2、寫，其他一般小寫Comment[x8]:姓全大寫，名首字母大寫。Comment[x9]:英文部分全部使用英文標點，每個標點后空半字空（1個英文字符寬）第32卷第期河北工業(yè)科技Vol.32No.2015年月HebeiJournalofIndustrialScienceTechnology2015收稿日期：20140311；修回日期：20140406；責任編輯：基金項目：國家自然科學基金（61134002）作者簡介：金光大（1986—），男

3、，遼寧新民人，碩士研究生，主要從事電氣系統(tǒng)控制及信息技術(shù)方面的研究。通信作者：金煒東教授，博士生導師。Email:u.金光大，金煒東，李明.基于極點配置算法的列車橫向半主動懸掛自適應PID控制系統(tǒng)設(shè)計[J].河北工業(yè)科技，2015，32（1）：JINGuangdaJINWeidongLIMingl.DesignofadaptivePIDcontrolsystemofvehiclelateralsemiactivesuspensionba

4、sedonpoleplacementalgithm[J].HebeiJournalofIndustrialScienceTechnology2015，32（1）：基于極點配置算法的列車橫向半主動懸掛自適應基于極點配置算法的列車橫向半主動懸掛自適應PID控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計金光大，金煒東，李明（西南交通大學電氣工程學院，四川成都610031）摘要：為了使PID控制器具備自適應能力，以適應列車受到外部環(huán)境擾動時產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化，使用了

5、增量式數(shù)字PID控制器，將PID控制器與極點配置控制算法結(jié)合，利用極點配置算法在線實時優(yōu)化KP，KI，KD參數(shù)，設(shè)計了自適應極點配置PID控制器，實現(xiàn)了KP，KI，KD參數(shù)的自動校正。給出了基于極點配置自適應PID的高速列車半主動懸掛控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，利用MATLABSimulink搭建仿真平臺，進行了仿真。仿真結(jié)果表明：基于極點配置算法的列車半主動懸掛自適應PID控制系統(tǒng)能夠有效降低列車橫向振動。（適當?shù)慕Y(jié)論）。關(guān)鍵詞：自適應；PI

6、D；懸掛系統(tǒng)；控制中圖分類號：TP29文獻標志碼：Adoi:10.7535hbgykj.2015yxDesignofadaptivePIDcontrolsystemofvehiclelateralsemiactivesuspensionbasedonpoleplacementalgithmJINGuangdaJINWeidongLIMing(SchoolofElectricalEngineeringSouthwestJiaotongUn

7、iversityChengduSichuan610031China)Abstract:IndertoletthePIDcontrollertohavetheabilitysuitingtochangingstructuralparameterswhenthetrainisinterferedbytheexternalenvironmentincrementaldigitalPIDcontrollerisused.Theadaptivep

8、oleplacementPIDcontrollerisdesignedbycombiningPIDcontrollerthepoleplacementalgithmtooptimizetheKPKIKDparametersonlinecrectthemselvesautomatically.ThenbasedonthepoleplacementalgithmadaptivePIDcontrollerthesemiactivesuspen

9、sioncontrolsystemofthehighspeedtrainsispresented.ThesimulationresultsbyusingMATLABSimulinkshowthat文章編號文章編號:10081534(2015)000001002015年河北工業(yè)科技第32卷主動懸掛由于能夠主動提供可控的阻尼力，可達到最優(yōu)的減振效果，但是全主動懸掛系統(tǒng)需要耗費額外的大量能源，使用價格昂貴的作動器，結(jié)構(gòu)較為復雜，一旦發(fā)生故障，

10、則會嚴重影響列車的運行。半主動懸掛的減振效果不如全主動懸掛，但是優(yōu)于被動懸掛，可以說半主動懸掛的目的就是能夠通過調(diào)節(jié)阻尼器的阻尼值來盡量模擬全主動懸掛的控制效果，而且不需要額外提供能源，不需要作動器，造價較低，當系統(tǒng)發(fā)生故障時可方便地轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍討覓?，能夠保證列車的安全運行，所以盡管半主動懸掛系統(tǒng)的減振效果不如全主動懸掛系統(tǒng)，但是仍然獲得了較為廣泛的認可和關(guān)注[1214]。2列車自適應半主動懸掛控制系統(tǒng)列車自適應半主動懸掛控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計

11、2.1極點配置自適應極點配置自適應PID控制結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)極點配置自適應PID控制系統(tǒng)是一種應用廣泛的自適應控制方法，這種方法與系統(tǒng)辨識是密不可分的[15]。極點配置自適應PID的控制思想是通過系統(tǒng)辨識在線的估計和擬合未知被控對象的模型，根據(jù)在線辨識的結(jié)果優(yōu)化自校正控制器的參數(shù)，使系統(tǒng)達到預先設(shè)想的目標。該系統(tǒng)一般是雙控制環(huán)結(jié)構(gòu)，外環(huán)是常規(guī)的反饋控制環(huán)，內(nèi)環(huán)有2個作用：系統(tǒng)辨識和控制器參數(shù)的校正與優(yōu)化。圖2即為極點配置自適應PID控制系統(tǒng)

12、的基本原理圖。由圖2中可以看出，本文采用17自由度列車橫向半主動懸掛模型作為被控對象，17自由度分別為車體和2臺轉(zhuǎn)向架的橫移，側(cè)滾和搖頭以及4個輪對的橫移和搖頭，通過在線辨識得到被控對象的輸入輸出模型，針對該模型進行極點配置，使配置后的極點在期望的位置上，進而改善系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)性能。PID控制器有較強的魯棒性和廣泛的應用，如果能夠根據(jù)一定的策略自動校正PID控制器的參數(shù)，不失為一種好的控制方法，列車的運行線路很長，常常會遇到不同的擾動

13、和路況，單一不變的PID參數(shù)不能使列車在任何路況下都運行在最優(yōu)狀態(tài)下，所以需要根據(jù)不同的擾動和路況對PID參數(shù)進行實時調(diào)節(jié)，才能取得較好的控制效果。17自由度列車模型辨識PID參數(shù)計算器y擾動u可調(diào)參數(shù)PID控制器re圖2極點配置自適應PID控制結(jié)構(gòu)圖Fig.2PoleplacementadaptivePIDcontrolstructurediagram2.2極點配置的實現(xiàn)極點配置的實現(xiàn)使用在自適應控制中應用較為廣泛的CARMA(con