高速列車子空間模型辨識與預測控制方法.pdf

1、隨著列車速度的不斷提高,列車與弓網(wǎng)、輪軌以及空氣的相互動力作用加劇,列車運行的動態(tài)環(huán)境發(fā)生了本質(zhì)的變化,氣動作用替代機械作用占據(jù)主導地位,涉及到具有時變、非線性、模型不確定等特征的過程控制問題,這就給高速列車的有效建模與控制方法提出了更高的要求。針對高速列車的模型和控制問題展開了相關的研究,論文的主要內(nèi)容如下:
　?、艠嫿ǜ咚倭熊嚨亩嘧兞繝顟B(tài)空間模型,設計數(shù)據(jù)驅(qū)動的高速列車子空間預測控制器。分析了高速列車的動力學系統(tǒng),構建基于狀態(tài)

2、空間框架的高速列車多變量系統(tǒng)模型;并利用子空間模型辨識方法,直接由觀測輸入輸出數(shù)據(jù)得到高速列車的傳統(tǒng)子空間預報模型;給出了數(shù)據(jù)驅(qū)動的高速列車子空間預測控制器的詳細設計方法。
　?、漆槍Ω咚倭熊囘\行過程的模型不確定問題,提出基于模型切換策略的高速列車自適應子空間預測控制方法。在傳統(tǒng)子空間預報模型的基礎上,借鑒快速LQ分解方法,實現(xiàn)列車觀測數(shù)據(jù)集在線滑動窗口更新,提高在線子空間方法的辨識速度,從而獲得列車自適應預報模型,并融合當前時刻

3、與過去時刻加權誤差信息的列車模型切換策略,詳細給出高速列車自適應子空間預測控制器的設計方法。
　?、翘岢龈咚倭熊囋隽渴阶涌臻g預報模型,設計了時變遺忘因子的高速列車自適應子空間預測控制器?；趥鹘y(tǒng)子空間預報模型構建高速列車增量式子空間預報模型,避免在線觀測數(shù)據(jù)缺失情況下的無控制量輸出等不安全控制因素;運用時變遺忘因子方法降低舊數(shù)據(jù)而增加新數(shù)據(jù)在列車建模中的信息量,提出高速列車自適應子空間預報模型,設計時變遺忘因子的高速列車自適應子空

4、間預測控制器,并給出了詳細的控制算法。
　?、葮嫿ɑ谠肼曁卣鞯牧熊嚁z動模型,設計了在噪聲擾動下高速列車的子空間預測控制器。在構建的高速列車傳統(tǒng)子空間預報模型的基礎上,估計列車在不同工況下的過程擾動噪聲集;利用一階逼近的數(shù)值方法構建關系矩陣,揭示噪聲序列與子空間預報模型攝動量的內(nèi)在聯(lián)系,從而直接由擾動噪聲集獲取高速列車的攝動模型;給出列車運行過程存在持續(xù)噪聲環(huán)境下的高速列車的子空間預測控制器的設計方法。
　　⑤進行了高速列車