基于魯棒與自適應(yīng)容錯的高速列車粘著控制研究.pdf

1、近幾年來，我國高速鐵路發(fā)展迅速，對列車運(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。輪軌間粘著是一個復(fù)雜多變的系統(tǒng)，良好的粘著特性可保證牽引與制動性

2、能的穩(wěn)定;若粘著特性遭到破壞，會出現(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保障高速列車運(yùn)行安全有至關(guān)重要的作用。本文針對高速列車粘著控制問題的研究工作主要集中在以下幾個方面:
　　(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)雜時變的軌面狀態(tài)以及不可預(yù)測的地質(zhì)災(zāi)害等因素，對粘著制系統(tǒng)進(jìn)行了更為精確的動力學(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

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)計了變步長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)，避免了無法快速識別列車運(yùn)行環(huán)境的難題，且變步長搜索比以往常規(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)計出了基于魯棒估計的粘著控制算法。解決了粘著系統(tǒng)中非線性項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)簡單，計算量小，易于實施。經(jīng)李雅普諾夫穩(wěn)定性證明，所設(shè)計控制策略穩(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，對模型進(jìn)行了改進(jìn)，并設(shè)計了魯棒自適應(yīng)容錯控制算法。所設(shè)計控制策略不僅對系統(tǒng)模型不確定性及參數(shù)未知時變性、線路環(huán)境與軌面條件變化等因素?fù)碛休^強(qiáng)的魯棒性，且對執(zhí)行設(shè)備故障具備良好的容錯能力。控制策略不需要大量系統(tǒng)模型信息及人為估計參數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單、易于計算，能