基于扩张状态观测器的虚拟编组触发模型预测控制

为研究实际线路环境下的虚拟编组列车编队控制问题，综合考虑系统的实时性和抗扰性，本文提出一种基于扩张状态观测器的触发模型预测控制方法。首先，基于虚拟编组列车动力学方程搭建多车追踪模型，并设计终端函数，确保系统的稳定性；其次，针对模型预测控制中存在计算效率低和资源浪费的问题，引入事件触发机制，在求解优化问题时增加判断条件，以提高系统的实时性；再次，在前馈通路上加入扩张状态观测器，对环境中存在的扰动实时估计并补偿，减少干扰造成模型不准确的现象，提高模型的抗扰动能力；最后，基于MATLAB和Simulink仿真平台设计4列列车追踪的运行场景，并与传统模型预测控制方法进行对比，从控制精度和计算时间两方面验证所提方法的有效性。仿真结果表明：相较于传统模型预测控制方法，本文所提出的事件触发机制中3个阈值τ为0.001,0.010,0.100的计算效率分别提高了47%,64%,73%；在面对外部扰动时，本文所提算法在抗扰性上提高了33%。