基于輸入約束在線辨識(shí)的高速列車主動(dòng)粘著防滑牽引控制.pdf

1、近年來(lái)，構(gòu)建安全、舒適、高效的列車客運(yùn)系統(tǒng)成為高速鐵路的重要發(fā)展方向，高速列車運(yùn)行安全保障問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)并受到關(guān)注。牽引系統(tǒng)作為高速列車關(guān)鍵子系統(tǒng)之一，其穩(wěn)定性及粘著防滑性能直接影響列車運(yùn)行安全。因此，牽引控制和粘著防滑控制是牽引系統(tǒng)中與列車運(yùn)行安全相關(guān)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文針對(duì)這兩個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合的問(wèn)題，建立了基于粘著防滑約束的高速列車動(dòng)力學(xué)模型;提出了基于支持向量機(jī)的高速列車車輪空轉(zhuǎn)預(yù)測(cè)方法;并設(shè)計(jì)了基于空轉(zhuǎn)預(yù)測(cè)器的高速列車主動(dòng)粘著防滑牽引控

2、制策略。本文主要包括以下幾部分:
　　首先，從粘著理論入手，深入分析粘著防滑控制對(duì)牽引控制過(guò)程的作用規(guī)律，研究粘著防滑約束條件在列車模型中的等價(jià)形式，建立了基于粘著防滑約束的高速列車動(dòng)力學(xué)模型。由此，兩環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合的問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)榛谡持阑s束的牽引控制問(wèn)題，即帶有輸入約束的控制問(wèn)題。
　　然后，為保證輪軌具有主動(dòng)粘著防滑性能，研究如何實(shí)現(xiàn)車輪空轉(zhuǎn)預(yù)測(cè)?？紤]到車輪空轉(zhuǎn)常伴隨著列車某些狀態(tài)的明顯變化，把車輪空轉(zhuǎn)檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為基于

3、支持向量機(jī)的區(qū)分車輪狀態(tài)的分類問(wèn)題;利用空轉(zhuǎn)辨識(shí)最優(yōu)超平面與粘著特性曲線峰值點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)適當(dāng)平移最優(yōu)超平面，提出了基于支持向量機(jī)的高速列車車輪空轉(zhuǎn)預(yù)測(cè)方法，并通過(guò)兩種具體方法實(shí)現(xiàn)。預(yù)測(cè)方法在空轉(zhuǎn)發(fā)生前發(fā)出車輪具有空轉(zhuǎn)趨勢(shì)的信號(hào)，并且不依賴粘著特性曲線的擬合。在MATLAB中，一系列實(shí)驗(yàn)證明了空轉(zhuǎn)預(yù)測(cè)方法的有效性，并構(gòu)建了廣泛適用的空轉(zhuǎn)預(yù)測(cè)模型。
　　同時(shí)，基于列車動(dòng)力學(xué)模型和車輪空轉(zhuǎn)預(yù)測(cè)模型，針對(duì)高速列車主動(dòng)粘著防滑牽引控制

4、問(wèn)題進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)。通過(guò)把空轉(zhuǎn)預(yù)測(cè)模型與相關(guān)控制策略相結(jié)合，兩環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合的問(wèn)題最終轉(zhuǎn)化為基于主動(dòng)粘著防滑約束的牽引控制問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題，提出了由牽引控制和基于空轉(zhuǎn)預(yù)測(cè)器的主動(dòng)粘著防滑控制兩部分組成的主動(dòng)粘著防滑牽引控制策略。根據(jù)牽引轉(zhuǎn)矩限制方法的不同，即模型中在線辨識(shí)動(dòng)態(tài)輸入約束方法的不同，設(shè)計(jì)了兩種控制策略。通過(guò)簡(jiǎn)單雙環(huán)控制策略驗(yàn)證控制策略基本方法的可行性;針對(duì)補(bǔ)償牽引轉(zhuǎn)矩可能出現(xiàn)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了魯棒自適應(yīng)控制策略。利用李雅普諾夫方程