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专利号: 2021107921962
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种安全距离约束下重载列车滑模一致性跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、分析多列车纵向运动受力情况,将每列列车作为质点集合,建立多列车多质点动力学模型,所述多列车多质点动力学模型为:其中,n为列车数,N为每列列车中的机车数,xi,j和vi,j分别为第i节列车第j节机车的位移量和速度量,mi为第i节机车的质量,ui,j为通过执行器作用在列车系统的实际控制器,aj,l为机车j与机车l之间的信息交换,j与机车l代表一列列车中不同的机车号,k和h分别为机车的弹性系数和阻尼系数,Di,j为列车在运行过程中受到的运行阻力;出现的πij代表一列列车内 各机车 信息交流 ,规定第i 列列车第 j节机车之 间的关 系用表示;

S2、考虑输入饱和的情况下,设计动态辅助补偿器;

S3、验证动态辅助补偿器的稳定性,并且得到补偿信号ρi,j最终趋于有界区域;

S4、在输入饱和的情况下,设计抗饱和滑模一致性控制器;

S5、证明系统稳定性,保证列车在输入饱和下相邻车间距和相邻列车间距趋于安全有界。

2.根据权利要求1所述安全距离约束下重载列车滑模一致性跟踪控制方法,其特征在于,在步骤S1中多列车的纵向运动受力方程为:

3.根据权利要求1或2所述安全距离约束下重载列车滑模一致性跟踪控制方法,其特征在于,所述列车在运行过程中受到的运行阻力Di,j为:其中, 分别为运行过程中机车受到基本阻力系数,Φi,j为附加阻力。

4.根据权利要求3所述安全距离约束下重载列车滑模一致性跟踪控制方法,其特征在于,所述附加阻力包括列车在坡道、弯道、隧道一种或多种中受到的运行阻力。

5.根据权利要求3所述安全距离约束下重载列车滑模一致性跟踪控制方法,其特征在于,所述aj,l为机车j与机车l之间是否发生信息交换,若信息可以进行交流互换,则aj,l=1,否则aj,l=0。

6.根据权利要求1所述安全距离约束下重载列车滑模一致性跟踪控制方法,其特征在于,步骤S2中所述动态辅助补偿器为:其中,i=1,2,…,n,j=1,2,…,N,Δu=ui,j‑ui0,j0,k1>0,k2>0,k3>0,ρi,j为第i列列车第j节机车动态辅助补偿器的补偿信号,ε为微小正常数,Hi=1/mi,ui0,j0为抗饱和滑模一致性控制器,si,j为滑模控制算法的滑模面。

7.根据权利要求1所述安全距离约束下重载列车滑模一致性跟踪控制方法,其特征在于 ,步 骤S 3中所 述补 偿信号ρi ,j最终 趋于 有界区 域的 条件为

8.根据权利要求1所述安全距离约束下重载列车滑模一致性跟踪控制方法,其特征在于,步骤S4中所述抗饱和滑模一致性控制器为:其中,a1、a2、a3、a4、μ1、μ2为待设计的常数,ηi,j为大于零的常数,sgn(si,j)为符号函数。

9.根据权利要求8所述安全距离约束下重载列车滑模一致性跟踪控制方法,其特征在于,步骤S4中所述抗饱和滑模一致性控制器中若 则 否则若i=1,2,3…N,则bi,1=1,否则bi,j=0。

10.根据权利要求8所述安全距离约束下重载列车滑模一致性跟踪控制方法,其特征在于,步骤S5中列车在输入饱和下相邻车间距和相邻列车间距趋于安全有界的条件为动态辅助补偿器中k1>1, 和抗饱和滑模一致性控制器中a1>0,a2>0,a3>0,a4>0,a5>0,ηi,j>HiD0时,各机车位移和速度误差趋于有界界限χ和γ,相邻机车间距和相邻列车间距趋于安全有界界限Ix和Ls。