基于力觀測器的高速列車牽引及粘著控制研究.pdf

1、在我國高速鐵路路網(wǎng)規(guī)模大、跨度廣，沿線復(fù)雜的地形、地質(zhì)、氣候等客觀條件下，列車運行環(huán)境隨著車速的提升變得越來越復(fù)雜多變。保證列車在這種高速度遠(yuǎn)距離條件下安全平穩(wěn)運行，本質(zhì)上取決于施加在列車上各種力的產(chǎn)生機理、變化過程、相互作用及控制效果。
　　本文主要分為下面幾個部分:
　　首先進行了高速列車受力分析和輪軌粘著基本理論研究:分別詳細(xì)介紹了列車牽引力、制動力、運行阻力的產(chǎn)生原因、組成結(jié)構(gòu)及影響因素;從微觀角度分析了輪軌粘著過程

2、;闡述了輪軌粘著特性及其主要影響因素。
　　進而分別建立了單位移多質(zhì)點的高速列車縱向動力學(xué)模型和車速影響下的三維輪軌粘著數(shù)學(xué)模型，該類模型考慮了車間作用力、列車運行阻力、輪軌氣墊效應(yīng)等非線性因素，更貼近系統(tǒng)的實際運行狀況?；谠擃惸Ｐ?，提出一種基于力觀測器的牽引控制方法，研究了基于雙力觀測器和基于合力觀測器兩種方案，其基本原理是利用干擾觀測器原理設(shè)計出粘著力觀測器、干擾力觀測器及合成力觀測器，以得到粘著力估計值、干擾力估計值及合成

3、力估計值，將估計值引入控制過程，形成力層面的閉環(huán)反饋控制，保證頂層粘著力指令值滿足牽引控制要求，底層粘著力按指令值得以最終實施，實現(xiàn)在克服非線性的列車運行阻力、車廂間作用力和時變的輪軌粘著條件等擾動下高精度跟蹤牽引目標(biāo)速度曲線。
　　在粘著控制研究中，基于單軸動力學(xué)模型提出一種新型的主動粘著控制方法，其基本工作原理是:基于全維狀態(tài)觀測器原理設(shè)計出粘著力矩觀測器，采用粘著力矩估計值和變步長算法實時計算出自適應(yīng)限制轉(zhuǎn)矩，利用該轉(zhuǎn)矩對牽