高速列車執(zhí)行器故障程度識(shí)別和容錯(cuò)控制.pdf

1、近年來，中國(guó)的高速列車技術(shù)發(fā)展迅速，高速列車的運(yùn)行可靠性和安全性逐漸成為人們?nèi)找骊P(guān)心的問題。其中，牽引/制動(dòng)執(zhí)行器控制和故障容錯(cuò)是牽引/制動(dòng)系統(tǒng)中與列車運(yùn)行安全相關(guān)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)其采用更加先進(jìn)的控制方法是保證高速列車安全可靠運(yùn)行的一個(gè)解決途徑。在前人研究基礎(chǔ)上，本文將高速列車牽引與制動(dòng)控制作為研究對(duì)象，建立了更加接近實(shí)際的高速列車動(dòng)力學(xué)模型。提出了列車牽引與制動(dòng)執(zhí)行器故障程度識(shí)別模型，并基于識(shí)別出來的故障程度采取重構(gòu)容錯(cuò)控制，從而保證列

2、車速度和位移跟蹤正常，可靠運(yùn)行。論文做的主要工作包括如下:
　　首先，為保證高速列車執(zhí)行器故障程度被識(shí)別出來，在故障發(fā)生時(shí)采用具有執(zhí)行器故障容錯(cuò)性能的重構(gòu)容錯(cuò)控制器，研究如何實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器故障程度的識(shí)別?？紤]到執(zhí)行器故障常伴隨著列車某些狀態(tài)的明顯變化，把執(zhí)行器故障程度識(shí)別問題轉(zhuǎn)化為基于支持向量機(jī)(SVM)區(qū)分列車執(zhí)行器狀態(tài)的回歸問題。通過不同故障程度的輸入輸出數(shù)據(jù)樣本集訓(xùn)練得到回歸模型，輸入需要被識(shí)別的數(shù)據(jù)樣本集，就可以通過回歸的結(jié)果

3、得到執(zhí)行器故障程度估計(jì)值，從而實(shí)現(xiàn)重構(gòu)容錯(cuò)控制器的容錯(cuò)控制。在MATLAB實(shí)驗(yàn)中證明了故障程度識(shí)別的實(shí)用效果。
　　然后，建立一個(gè)比較接近實(shí)際的高速列車動(dòng)力學(xué)模型-多質(zhì)點(diǎn)單位移模型，這個(gè)模型將環(huán)境阻力、車廂之間的相互作用力、執(zhí)行器故障等因素考慮在內(nèi)。將多質(zhì)點(diǎn)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)單化、低維化，便于控制策略的設(shè)計(jì)。
　　同時(shí)，研究了牽引/制動(dòng)執(zhí)行器發(fā)生故障后高速列車速度和位移的跟蹤問題。當(dāng)執(zhí)行器故障程度識(shí)別模型識(shí)別出執(zhí)行器故障程度后，將

4、它作為后面研究的重構(gòu)容錯(cuò)控制器的重構(gòu)因子。從而，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器故障重構(gòu)容錯(cuò)控制。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)列車的非線性部分進(jìn)行無(wú)限逼近，由自適應(yīng)方法自動(dòng)生成中間控制參數(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)重和補(bǔ)償信號(hào)，由此產(chǎn)生牽引/制動(dòng)力的輸入，這就是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的執(zhí)行器故障容錯(cuò)控制方法來進(jìn)行容錯(cuò)控制的過程。然后將重構(gòu)因子加入，實(shí)現(xiàn)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重構(gòu)容錯(cuò)控制。另外，文中對(duì)魯棒自適應(yīng)和重構(gòu)魯棒自適應(yīng)的容錯(cuò)控制進(jìn)行了對(duì)比。通過李雅普諾夫函數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析和驗(yàn)證，并且MATL