输入受约束的高速列车鲁棒自适应动态面控制

实现高速列车对期望速度与位移的精确跟踪至关重要。考虑输入饱和约束以及由于不确定的运行阻力、未知的黏滞摩擦系数和未测量的运行状态等引起的系统不确定性,提出高速列车的鲁棒自适应动态面控制算法。建立考虑牵引与制动转矩产生动态过程的高速列车动力学模型;引入扩张状态观测器在线估计和补偿系统总的不确定性,应用跟踪微分器代替动态面控制中的一阶滤波器,构造附加系统处理输入约束问题,设计了高速列车的鲁棒自适应动态面控制律;基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性以及高速列车速度跟踪误差和位移跟踪误差的半全局一致最终有界性。仿真结果验证了所提算法的有效性。     

基于最优蠕滑辨识的高速列车黏着控制研究

针对高速列车黏着控制提出一种最优蠕滑辨识方法,通过仿真分析验证该方法的有效性。通过捕捉瞬态控制和稳态控制切换时的蠕滑率作为控制基准值,以模糊控制方式对控制基准值进行调节,实时辨识轨面最优蠕滑率。该方法以最优蠕滑率为控制目标达到获取最优黏着控制效果,实现了最大黏着系数利用、提升牵引力发挥稳定性的目的,为黏着控制在高速列车领域的应用提供了指导。     

列车传动最优黏着控制策略研究

在列车的行驶过程中,轮轨间的黏着控制尤其重要,最大化利用黏着力可提高列车的牵引/制动性能。文中提出的列车传动最优黏着控制策略通过全维状态观测器准确地估计出当前利用的黏着系数;利用可变遗忘因子的递归最小二乘法有效地计算出黏着-蠕滑特性曲线斜率;采用最速梯度法迅速搜索最佳蠕滑速度给定值。同时为了实现最优黏着控制,设计了蠕滑速度控制环来获得牵引电机转矩指令补偿量。最后通过仿真,证明了该控制策略的正确性和有效性。     

受限状态下的高速列车迭代学习控制方法研究

针对受限状态下的高速列车自动驾驶系统的跟踪控制问题,基于列车动力学模型,提出一种带饱和函数的迭代学习控制算法。根据Lyapunov稳定性原理,利用列车运行过程中的状态偏差,推导出基于迭代学习控制的列车自动运行控制律。建立类Lyapunov的复合能量函数,通过在迭代域的差分,证明了其差分负定性和有界性,所设计的算法能够控制列车在迭代域对期望运行轨迹达到渐近收敛。采用本文提出的迭代学习控制算法对列车的跟踪性能进行验证,并与PID控制和D型迭代学习控制算法进行比较,结果表明:相较于其他两种算法,本文提出的算法在第3次迭代中就能控制列车精确跟踪期望轨迹,说明算法具有较快的收敛速度和较高的跟踪精度,且能够将控制输入约束在允许范围内。     

时速400 km轮轨制动大蠕滑黏着试验研究(一)——水介质条件下黏着特性

300～400 km·h-1速度范围内高速列车在湿轨条件下的制动黏着行为特点尚不清楚,制约着时速400 km高速列车制动黏着的有效利用.针对这一问题,利用全尺寸高速轮轨关系试验台,研究高速轮轨水介质条件下制动大蠕滑黏着特性,提出基于高速轮轨关系试验台的轮轨水介质条件下制动大蠕滑黏着特性试验方法,探究100～400 km...     

基于控制器匹配的高速列车广义预测控制方法

针对普通广义预测控制器在列车控制过程中不能修改控制器参数,以至列车运行中遇到未知干扰时影响控制精度和稳定性。本文采用基于控制器匹配的广义预测控制调优方法,以达到经过调优的GPC与H!输出反馈控制器(最优控制器)具有相同的控制效果,并获取GPC调优参数,实现高速列车速度跟踪运行过程的自动控制。该控制器通过最优控制器控制律的函数获得GPC增益,使GPC与最优控制器匹配;在获得GPC增益的基础上,将目标函数转化为凸优化问题,求得GPC的调优参数;GPC自适应建模参数与H!控制器模型匹配,避免模型参数失配,保证控制器模型的稳定性。仿真实验结果表明GPC和H!控制器能够较好地匹配,且基于控制器匹配的高速列车广义预测控制系统具有较好的速度和位移跟踪性能。     

基于BFGS方法的列车速度预测控制研究

列车速度控制是轨道交通发展领域的重要基础问题。面向真实列车速度控制应用场景的列车动力学模型及其控制器设计更具挑战性。一方面,传统基于反馈的无模型控制策略存在收敛速度慢、参数要求高、环境变化敏感等问题,目前难以从优化角度设计控制器且应对复杂系统的约束。另一方面,传统的列车单质点动力学模型很难解决高速列车运行过程中的非线性特性。针对上述瓶颈,首先对列车各节车厢进行受力分析,且考虑车厢间的安全距离,将相对位置和相对速度作为可变状态构建列车多质点模型。然后采用模型预测控制策略,综合考虑列车速度控制的非线性成本函数,处理列车运行过程中的复杂约束,预测控制系统的未来动态行为。然后,针对列车预测控制中的复杂动态约束非线性优化问题,设计对数障碍函数处理不等式约束,进而从拟牛顿法角度设计一种具有稳定收敛性的基于BFGS方法的列车速度预测控制算法,完成列车速度的精准跟踪控制。最后,以国内某线站间列车运行数据为例,与其他先进控制方法进行对比实验,以验证所提出的BFGS列车速度预测控制算法的优越性能。实验结果表明,本文所设计的基于BFGS方法的列车速度预测控制算法能够有效地减小列车速度跟踪误差和位移误差,提升...     

地铁列车最优黏着控制研究

潮湿、雨雪等轨面条件会导致地铁列车的黏着利用率低,从而降低列车的牵引和制动性能,进一步带来安全问题。为了使轮轨黏着力得到充分利用,建立了地铁列车的单轴牵引模型,设计全维状态观测器对黏着系数进行估计,并通过滑模变结构设计控制器来对电机转矩进行控制调整,基于MATLAB/Simulink进行模型仿真和结果分析。仿真结果表明,这种方法可以实时搜索出不同轨面条件下的最优蠕滑速度,黏着系数保持在最大值附近,提高了黏着利用率。     

高速列车双自适应广义预测控制方法

针对单一广义预测控制器在控制过程中只修改模型参数而不修改控制器参数,导致列车在启动和制动阶段控制效果较差这一问题,采用双自适应广义预测控制方法,设计高速列车双自适应广义预测控制器实现对高速列车运行过程的自动控制。该控制器采用具有可变遗忘因子的递推最小二乘法实时辨识列车运行过程模型的参数,根据辨识得到的模型参数自适应建模且修正控制器的调优参数,进而计算出高速列车需要施加的牵引/制动力,并设计确保控制器稳定的监督机制,实现高速列车对给定速度的高精度跟踪。仿真结果表明:双自适应广义预测控制器对给定速度和位移均有高精度的跟踪能力,在遇到未知干扰时仍能确保列车安全、稳定地运行,其控制效果明显优于单一自适应控制器。     

机车粘着自适应控制系统的研究

提出了直流牵引电机机车粘着控制的新方法。在实验结果基础上，分析了影响粘着系数和蠕滑率关系的主要因素和影响程度。从工程应用观点出发，考察了粘着控制系统开发研究的现状。在此基础上，作者提出了直流电传动机车的控制型粘控系统的设计方案，即粘着自适应控制系统。通过建立蠕滑率参考模型，使机车实际蠕滑输出率能够跟踪参考模型输出，从而使机车的工作点处于最优蠕滑率点；同时通过建立直流电机模型和空转预测模糊控制模型，     

作动器故障时摆式电动车组受电弓主动倾摆控制系统的自动容错控制方法

通过分析摆式电动车组受电弓主动倾摆控制系统的结构和工作原理,建立其状态方程和非完全失效故障情况下作动器模型.考虑到倾摆控制系统参数和作动器故障的不确定性,采用基于参考模型的自适应容错控制策略,通过将故障作动器损失的驱动力平均分配给其他无故障的作动器,实现作动器驱动力的重组.以某摆式电动车组的受电弓主动倾摆控制系统作动器发生故障为例,对电动车组以120km·h-1速度通过半径为800m的圆曲线线路时的容错控制进行仿真研究.结果表明;倾摆控制系统能够跟踪给定的参数输出并使状态跟踪误差迅速收敛为0,基于自适应容错控制技术设计的自适应故障补偿控制器能够有效实现部分作动器故障后作动器驱动力的重组,表明给出的自适应容错控制方法完全适用于摆式电动车组受电弓主动倾摆控制系统的不确定性运行环境.     

机车模糊粘着控制及其仿真研究

简要讨论了目前机车空转识别方法和主要的防空转，粘着控制方法，提出了一种转趋势识别方法；基于此方法，利用模糊控制理论进行了优化着模糊控制的研究，仿真结果表明，上述方法能在发生空转前及时抑制空转发生，并最大限度利用粘着力，实现了优化粘着控制。     

基于非线性鲁棒控制原理的防滑控制

为了在高速区有效操纵列车,无论列车长度如何都需要控制系统能够提供稳定的制动力.在设计制动控制系统过程中,由于粘着和制动材料的摩擦系数变化而导致的模型不确定性是一个需要首先考虑的问题.提出利用滑模控制原理设计一种全新防滑控制系统.相比于常规控制方式,仿真结果证明,在非线性制动动力学方面,基于滑模控制的防滑控制系统具有良好的性能.     

基于二维云模型的机车粘着控制及其仿真研究

提出了一种基于云模型控制器的机车粘着控制方法.通过分析机车牵引系统的粘着特性,建立了简化的机车牵引系统仿真模型;利用云模型的定性概念与其定量表示之间的不确定性转换能力,针对机车粘着控制的强非线性、复杂性,设计了基于云模型的机车粘着控制器.仿真结果表明,本方法可以有效地抑制空转的发生,实现了机车优化粘着控制.     

广州地铁1号线车辆防空转/防滑系统

主要介绍广州地铁1号线车辆用牵引/电制动系统的防空转/防滑系统。阐述了该系统所用蠕滑率控制原理，提出了系统内部各参数的计算方法，对虚拟列车参考速度和加速度的形成与调整以及如何依靠实际可利用粘着系数μs来识别空转/滑行的产生作了详细分析和说明。最后指出，该系统具有良好的动态保护性能，工作相当可靠。     

城轨车辆空气制动防滑控制方法

介绍了城轨车辆空气制动防滑系统的组成和作用原理,阐述了防滑控制方法.     

基于加速度微分粘着控制方法的仿真研究

为有效提高机车牵引性能,减少机车空转/滑行现象,提高旅客乘坐舒适度,首先分析了机车轮轨间粘着特性,通过对机车运动方程和电机运动方程的推导,提出了一种新的基于加速度微分的粘着控制方法,运用MATLAB/Simulink仿真验证了其有效性。     

基于转速控制的机车防空转滑行控制方法

介绍了目前主要的机车防空转滑行控制方法,提出了一种基于转速控制的机车防空转滑行控制方法。试验结果表明,上述方法能有效的防止发生牵引空转和制动滑行,最大限度的利用黏着力,可实现机车全天候的防空转滑行控制。     

Research on the thrust output of a long primary double-sided linear induction motorEI北大核心

Research purposes: Based on Maxwell equations and T-type equivalent circuit of linear induction motor, we analyze the electromagnetic thrust output of a double-sided linear induction motor in the case of edge effect, and use the finite element method and simulation to test the effectiveness of the theoretical calculation. We further derivate the mathematical expressions of a double-sided linear induction motor, build the simulation model by parameter design, and experimentally analyze the slip frequency control thrust output in conditions of different operating. Through analysis of the output characteristics of the electromagnetic force, optimal control of constant current slip frequency is achieved. Research conclusions: (1) We calculate various mechanical properties of a bilateral linear induction motor through its mathematical model and equivalent circuit, and derive the corrected coefficients of the horizontal and vertical edge effect. When the motor runs at a high speed, the edge effect has little influence on the output of the electromagnetic force. (2) We use the finite element computer software to establish the simulation model of a bilateral linear induction motor, and compare the theoretical calculation and simulation data: the simulation results are consistent with theoretical calculation, thus ensuring the validity of the mathematical model. (3) We simulate and analyze the influence of slip frequency, speed, suspension air gap, and length of the mover on electromagnetic force. At different speeds, properly adjusting the slip frequency can increase the output of electromagnetic force. For low speed, the optimal slip frequency is near 2 Hz; for high speed, the optimal slip frequency is between 4.0 Hz and 6.0 Hz. When satisfying the motor's rated condition, the optimal control of electromagnetic force is achieved. (4) The research result of double-sided linear induction motor can provide important implications for the electromagnetic launch system of an aircraft carrier.