為解決動車組制動過程中電制動與空氣制動切換時(shí)控制模型參數(shù)變化和空氣制動延時(shí)大的問題,以提高動車組停車的精確性,提出了一種改進(jìn)模糊PID-Smith控制器;通過分析動車組制動過程中單個(gè)車廂的力學(xué)模型,考慮列車制動過程的特點(diǎn),建立了關(guān)于運(yùn)行速度和制動力的二階純延時(shí)傳遞函數(shù);將離散化的二階純延時(shí)傳遞函數(shù)與單個(gè)車廂的力學(xué)模型結(jié)合,建立了動車組多質(zhì)點(diǎn)控制模型,并分析了該控制模型的特點(diǎn);提出了一種改進(jìn)的模糊PID-Smith控制器,通過引入Smith預(yù)估控制器解決了動車組制動過程中空氣制動系統(tǒng)延時(shí)大的問題,使用遞推最小二乘法在線辨識了模型參數(shù),以解決動車組制動過程中電制動切換到空氣制動時(shí)的模型參數(shù)變化問題;采用模糊PID控制器代替Smith預(yù)估控制器中的PID部分,解決了PID參數(shù)整定難和魯棒性差的問題;采用MATLAB軟件對CRH380A型高速動車組進(jìn)行仿真,在不同進(jìn)站速度、不同減速度和不同程度干擾下,使控制器控制動車組跟蹤設(shè)定速度,并與模糊PID控制器的結(jié)果進(jìn)行對比。仿真結(jié)果表明:改進(jìn)模糊PID-Smith控制器得到的動力單元速度與其設(shè)定速度的誤差在0.4 km·h^-1以...

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【部分圖文】：

圖1 CRH380A型動車組單節(jié)車廂受力分析

動車組的制動方式有2種:電制動和空氣制動。電制動將動車組的電動機(jī)當(dāng)作發(fā)電機(jī)使用,將動車組的動能變成電能,同時(shí)產(chǎn)生制動力。空氣制動是利用氣壓推動閘瓦和車輪接觸,靠閘瓦和車輪產(chǎn)生摩擦形成制動力。在制動過程中,車廂受到制動單元的制動力、相鄰車廂的車鉤力、車廂自身的基本阻力與外界的附加阻....

圖2 停車時(shí)電制動力和空氣制動力的變化過程

制動指令發(fā)出后,動車組的電機(jī)建立制動力,此時(shí)空氣制動指令還未下達(dá),所以空氣制動力為0。t0時(shí)刻列車自動駕駛(AutomaticTrainOperation,ATO)系統(tǒng)發(fā)出空氣制動指令,延時(shí)約0.4s后空氣制動力從0開始逐步上升,電制動力同步減小。t2時(shí)刻(速度為10k....

圖3 Smith預(yù)估控制器結(jié)構(gòu)

Smith預(yù)估控制器的基本原理是在PID控制器上并聯(lián)一個(gè)反饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)補(bǔ)償延時(shí),從而提升控制器的控制效果。Smith預(yù)估控制器的結(jié)構(gòu)見圖3,其中:Gc(s)為PID的傳遞函數(shù);G0(s)為被控對象的傳遞函數(shù);Gk(s)為補(bǔ)償環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù);τ為被控對象的響應(yīng)延時(shí);R(s)、C(s)....

圖4 模糊PID控制器的基本原理

模糊控制是利用模糊集合理論將人的模糊思維方式轉(zhuǎn)化為計(jì)算語言的智能控制方法。模糊PID控制器是利用模糊控制原理在線實(shí)時(shí)調(diào)整PID參數(shù),其基本原理見圖4,其中:e為列車速度設(shè)定值與實(shí)際值的偏差;de/dt為偏差的變化率;KP、KI和KD分別為模糊PID控制器輸出的比例、積分和微分參數(shù)....

本文編號：4037332