高速列車執(zhí)行器故障程度識別和容錯控制.pdf

1、近年來，中國的高速列車技術(shù)發(fā)展迅速，高速列車的運行可靠性和安全性逐漸成為人們?nèi)找骊P(guān)心的問題。其中，牽引/制動執(zhí)行器控制和故障容錯是牽引/制動系統(tǒng)中與列車運行安全相關(guān)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對其采用更加先進的控制方法是保證高速列車安全可靠運行的一個解決途徑。在前人研究基礎(chǔ)上，本文將高速列車牽引與制動控制作為研究對象，建立了更加接近實際的高速列車動力學模型。提出了列車牽引與制動執(zhí)行器故障程度識別模型，并基于識別出來的故障程度采取重構(gòu)容錯控制，從而保證列

2、車速度和位移跟蹤正常，可靠運行。論文做的主要工作包括如下:
　　首先，為保證高速列車執(zhí)行器故障程度被識別出來，在故障發(fā)生時采用具有執(zhí)行器故障容錯性能的重構(gòu)容錯控制器，研究如何實現(xiàn)執(zhí)行器故障程度的識別?？紤]到執(zhí)行器故障常伴隨著列車某些狀態(tài)的明顯變化，把執(zhí)行器故障程度識別問題轉(zhuǎn)化為基于支持向量機(SVM)區(qū)分列車執(zhí)行器狀態(tài)的回歸問題。通過不同故障程度的輸入輸出數(shù)據(jù)樣本集訓練得到回歸模型，輸入需要被識別的數(shù)據(jù)樣本集，就可以通過回歸的結(jié)果

3、得到執(zhí)行器故障程度估計值，從而實現(xiàn)重構(gòu)容錯控制器的容錯控制。在MATLAB實驗中證明了故障程度識別的實用效果。
　　然后，建立一個比較接近實際的高速列車動力學模型-多質(zhì)點單位移模型，這個模型將環(huán)境阻力、車廂之間的相互作用力、執(zhí)行器故障等因素考慮在內(nèi)。將多質(zhì)點模型進行了簡單化、低維化，便于控制策略的設(shè)計。
　　同時，研究了牽引/制動執(zhí)行器發(fā)生故障后高速列車速度和位移的跟蹤問題。當執(zhí)行器故障程度識別模型識別出執(zhí)行器故障程度后，將

4、它作為后面研究的重構(gòu)容錯控制器的重構(gòu)因子。從而，實現(xiàn)執(zhí)行器故障重構(gòu)容錯控制。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對列車的非線性部分進行無限逼近，由自適應(yīng)方法自動生成中間控制參數(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)重和補償信號，由此產(chǎn)生牽引/制動力的輸入，這就是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的執(zhí)行器故障容錯控制方法來進行容錯控制的過程。然后將重構(gòu)因子加入，實現(xiàn)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)容錯控制。另外，文中對魯棒自適應(yīng)和重構(gòu)魯棒自適應(yīng)的容錯控制進行了對比。通過李雅普諾夫函數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行分析和驗證，并且MATL