自適應(yīng)容錯控制在高速列車防滑及橫向姿態(tài)調(diào)節(jié)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著高速鐵路的迅猛發(fā)展，高速列車行車安全性保障也得到廣泛關(guān)注。由于車速的提高、線路周邊環(huán)境的變化、軌道表面的不確定性以及一些輕度地質(zhì)災(zāi)害等因素存在，高速列車的運行安全保障問題較之普速列車而言更為突出，研究有關(guān)安全運行控制很有必要。蠕滑運動和蛇形運動是兩種嚴(yán)重影響高速列車運行安全性的現(xiàn)象，在實際運行中十分常見。本文針對這兩種現(xiàn)象，提出了適用于一類非線性系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)容錯控制策略，并應(yīng)用于列車運行防滑控制以及列車橫向姿態(tài)控制。本文由以下幾

2、部分組成。
　　首先介紹一類針對非線性系統(tǒng)的基于李亞普諾夫穩(wěn)定性證明的魯棒自適應(yīng)容錯控制策略。該控制策略不僅對系統(tǒng)模型中的不確定性及外部擾動有較強魯棒性，同時對執(zhí)行器故障也具備一定的容錯能力。其控制效果在高速列車粘著控制以及主動懸掛控制中得到驗證。
　　然后，基于列車蠕滑運動及蛇形運動的基本特性，研究了如何改進常見粘著控制系統(tǒng)及主動懸掛控制系統(tǒng)模型，通過考慮列車運行中線路及周邊環(huán)境存在諸多未知變化(諸如天氣突變，輪軌接觸面出

3、現(xiàn)異物，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害等)及控制系統(tǒng)執(zhí)行設(shè)備輸出存在誤差或出現(xiàn)故障等因素，分別得出新的系統(tǒng)動力學(xué)模型。所建立模型精確性較強，更加充分的反映了系統(tǒng)的實際運行狀況。
　　同時，基于上述兩種新型模型，分別針對列車運行防滑控制問題和列車橫向姿態(tài)控制問題進行了魯棒自適應(yīng)容錯控制策略的研究與設(shè)計。所設(shè)計的粘著容錯控制策略由粘著力估計器、參考蠕滑率推導(dǎo)器、控制器組成；所設(shè)計的主動懸掛容錯控制策略可同時對車體橫移振動及側(cè)滾振動進行調(diào)節(jié)抑制。兩套控制

4、策略不僅對系統(tǒng)模型參數(shù)未知時變性、線路環(huán)境與軌面條件變化等因素擁有較強的魯棒性，且對執(zhí)行器(制動器與阻尼力輸出器)故障具備良好的容錯能力。控制策略分別通過基于李亞普諾夫穩(wěn)定性證明方法進行了穩(wěn)定性分析證明。它們無需大量系統(tǒng)模型信息及人為估計參數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單、易于計算，能夠有效保障高速列車運行的平穩(wěn)性、安全性及舒適性，具備良好的使用價值。本文通過在MATLAB軟件上進行相關(guān)的仿真驗證，證明了所設(shè)計策略的穩(wěn)定性和高效性。
　　最后，對本文