基于特征模型的高速列车全系数自适应控制

发布时间：2023-04-27 23:29

　　高速铁路的发展对我国经济建设、缓解交通负担有着重大意义。然而,影响高速列车运行速度的机理复杂,建立高精度的列车动力学模型,设计简单可靠的速度跟踪控制器十分困难。首先,列车在高速运行中面对的气动阻力不可忽略,而气动阻力与速度的平方成正比,成为高速列车动力学模型中一个难于处理的非线性项。其次,列车系统中元器件老化或损坏,高速列车系统本身的特性便会随之发生改变,往往不可避免地造成系统结构参数变化的结果。再次,在实际高速列车运行中,随着运行过程中工况条件及环境的变化,存在外界干扰及输入输出受限等不确定因素,若未能考虑这些不确定因素则会产生一定的未建模误差。因此,针对高速列车动力学系统复杂多变的特点,提出采用特征建模的方法对高速列车动力学进行分析,并建立等效的低阶慢时变特征模型,然后基于所建特征模型和跟踪控制要求设计全系数自适应控制器,实现速度跟踪自适应控制。最后在此基础上,进一步考虑系统滞后的影响,分析并建立误差预测系统,结合误差预测实现了考虑滞后的全系数自适应控制。论文的研究内容主要由以下几个方面组成:首先,根据高速列车物理机理分析了列车动力学常规数学模型,并基于此动力学基础分析了特征建模的...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 高速列车建模现状
        1.2.2 高速列车控制现状
    1.3 论文研究内容及结构
        1.3.1 论文研究内容
        1.3.2 论文结构
2 高速列车动力学理论
    2.1 列车牵引力
        2.1.1 轮周牵引力的产生
        2.1.2 粘着牵引力
    2.2 列车阻力
        2.2.1 基本阻力
        2.2.2 附加阻力
    2.3 列车制动力
        2.3.1 制动力的产生
        2.3.2 制动力的计算
    2.4 列车动力学模型
    2.5 本章小结
3 特征建模及其参数估计
    3.1 特征模型的基本概念
    3.2 高速列车特征建模
        3.2.1 非线性系统特征建模理论
        3.2.2 高速列车特征建模
    3.3 特征参数辨识方法
        3.3.1 加权递推最小二乘法的基本原理
        3.3.2 时变系统的递推最小二乘法参数辨识方法
    3.4 参数估计仿真及模型验证
    3.5 本章小结
4 高速列车运行速度全系数自适应控制
    4.1 基于特征模型的自适应控制律
        4.1.1 维持/跟踪目标输出的控制律
        4.1.2 误差反馈控制律
    4.2 高速列车的理想速度曲线
    4.3 速度跟踪控制仿真与分析
        4.3.1 高速列车的黄金分割组合自适应控制
        4.3.2 高速列车的非线性黄金分割组合自适应控制
    4.4 本章小结
5 考虑滞后的全系数自适应控制
    5.1 预测模型
        5.1.1 支持向量机
        5.1.2 最小二乘支持向量机
    5.2 滚动时间窗
    5.3 参数寻优
    5.4 仿真分析
        5.4.1 预测模型仿真
        5.4.2 考虑滞后跟踪控制仿真
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 工作总结
    6.2 下一步工作及展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3803281