基于魯棒與自適應(yīng)容錯(cuò)的高速列車粘著控制研究.pdf

1、近幾年來，我國(guó)高速鐵路發(fā)展迅速，對(duì)列車運(yùn)行安全保障的要求不斷提高。由于運(yùn)行速度快、運(yùn)行區(qū)域跨度大及運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜等因素，高速列車運(yùn)行安全保障問題尤為突出，研究有關(guān)運(yùn)行安全控制問題很有必要。作為保障高速列車運(yùn)行安全的關(guān)鍵子系統(tǒng)，牽引與制動(dòng)系統(tǒng)性能的可靠性、穩(wěn)定性起著決定性作用。保證高速列車牽引與制動(dòng)良好性能的關(guān)鍵是輪軌間穩(wěn)定可靠的粘著特性，開展粘著控制方面的研究是十分有必要的。輪軌間粘著是一個(gè)復(fù)雜多變的系統(tǒng)，良好的粘著特性可保證牽引與制動(dòng)性

2、能的穩(wěn)定;若粘著特性遭到破壞，會(huì)出現(xiàn)滑行或空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，甚至可能發(fā)生脫軌、傾覆事故，嚴(yán)重威脅列車行車安全。所以，穩(wěn)定可靠的粘著控制策略對(duì)保障高速列車運(yùn)行安全有至關(guān)重要的作用。本文針對(duì)高速列車粘著控制問題的研究工作主要集中在以下幾個(gè)方面:
　　(1)考慮到列車運(yùn)行外部環(huán)境造成的復(fù)雜性、不確定性和未知性，復(fù)雜時(shí)變的軌面狀態(tài)以及不可預(yù)測(cè)的地質(zhì)災(zāi)害等因素，對(duì)粘著制系統(tǒng)進(jìn)行了更為精確的動(dòng)力學(xué)建模。所建立的模型精確性較強(qiáng)，更加充分地反應(yīng)了系統(tǒng)的實(shí)

3、際運(yùn)行狀況。
　　(2)鑒于高速列車運(yùn)行狀態(tài)與輪軌間粘著特性的特殊性，本文采用漸近跟蹤控制作為高速列車粘著控制方式。為此，設(shè)計(jì)了變步長(zhǎng)搜索算法來搜索期望跟蹤目標(biāo)，搜索過程僅依賴列車自身狀態(tài)，避免了無法快速識(shí)別列車運(yùn)行環(huán)境的難題，且變步長(zhǎng)搜索比以往常規(guī)搜索算法在精度和速度上都有了提高。
　　(3)基于已建立的粘著系統(tǒng)模型和搜索算法提供的期望跟蹤目標(biāo)，設(shè)計(jì)出了基于魯棒估計(jì)的粘著控制算法。解決了粘著系統(tǒng)中非線性項(xiàng)不易有效獲取的難題

4、，且控制器不依賴于大量系統(tǒng)參數(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，易于實(shí)施。經(jīng)李雅普諾夫穩(wěn)定性證明，所設(shè)計(jì)控制策略穩(wěn)定性得到了保證。
　　(4)將粘著控制執(zhí)行設(shè)備不確定性非完全失效故障考慮進(jìn)來，對(duì)模型進(jìn)行了改進(jìn)，并設(shè)計(jì)了魯棒自適應(yīng)容錯(cuò)控制算法。所設(shè)計(jì)控制策略不僅對(duì)系統(tǒng)模型不確定性及參數(shù)未知時(shí)變性、線路環(huán)境與軌面條件變化等因素?fù)碛休^強(qiáng)的魯棒性，且對(duì)執(zhí)行設(shè)備故障具備良好的容錯(cuò)能力?？刂撇呗圆恍枰罅肯到y(tǒng)模型信息及人為估計(jì)參數(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于計(jì)算，能