高速列車子空間模型辨識(shí)與預(yù)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(dòng)力作用加劇,列車運(yùn)行的動(dòng)態(tài)環(huán)境發(fā)生了本質(zhì)的變化,氣動(dòng)作用替代機(jī)械作用占據(jù)主導(dǎo)地位,涉及到具有時(shí)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(guān)的研究,論文的主要內(nèi)容如下:
　?、艠?gòu)建高速列車的多變量狀態(tài)空間模型,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的高速列車子空間預(yù)測控制器。分析了高速列車的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),構(gòu)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(shí)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(yù)報(bào)模型;給出了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的高速列車子空間預(yù)測控制器的詳細(xì)設(shè)計(jì)方法。
　?、漆槍Ω咚倭熊囘\(yùn)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(yīng)子空間預(yù)測控制方法。在傳統(tǒng)子空間預(yù)報(bào)模型的基礎(chǔ)上,借鑒快速LQ分解方法,實(shí)現(xiàn)列車觀測數(shù)據(jù)集在線滑動(dòng)窗口更新,提高在線子空間方法的辨識(shí)速度,從而獲得列車自適應(yīng)預(yù)報(bào)模型,并融合當(dāng)前時(shí)刻

3、與過去時(shí)刻加權(quán)誤差信息的列車模型切換策略,詳細(xì)給出高速列車自適應(yīng)子空間預(yù)測控制器的設(shè)計(jì)方法。
　?、翘岢龈咚倭熊囋隽渴阶涌臻g預(yù)報(bào)模型,設(shè)計(jì)了時(shí)變遺忘因子的高速列車自適應(yīng)子空間預(yù)測控制器?；趥鹘y(tǒng)子空間預(yù)報(bào)模型構(gòu)建高速列車增量式子空間預(yù)報(bào)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(yùn)用時(shí)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(yīng)子空間預(yù)報(bào)模型,設(shè)計(jì)時(shí)變遺忘因子的高速列車自適應(yīng)子空

4、間預(yù)測控制器,并給出了詳細(xì)的控制算法。
　?、葮?gòu)建基于噪聲特征的列車攝動(dòng)模型,設(shè)計(jì)了在噪聲擾動(dòng)下高速列車的子空間預(yù)測控制器。在構(gòu)建的高速列車傳統(tǒng)子空間預(yù)報(bào)模型的基礎(chǔ)上,估計(jì)列車在不同工況下的過程擾動(dòng)噪聲集;利用一階逼近的數(shù)值方法構(gòu)建關(guān)系矩陣,揭示噪聲序列與子空間預(yù)報(bào)模型攝動(dòng)量的內(nèi)在聯(lián)系,從而直接由擾動(dòng)噪聲集獲取高速列車的攝動(dòng)模型;給出列車運(yùn)行過程存在持續(xù)噪聲環(huán)境下的高速列車的子空間預(yù)測控制器的設(shè)計(jì)方法。
　?、葸M(jìn)行了高速列車