本文關(guān)鍵詞：高速鐵路列車容錯控制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：經(jīng)過十余年的鐵路大提速及高速鐵路建設(shè),中國已經(jīng)形成了以“高鐵”為標(biāo)志的高速鐵路網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)低速列車相比,發(fā)生相同故障時,時速300公里的高速列車會帶來更加嚴(yán)重的危害,因此,故障下的高速列車運(yùn)行控制問題已經(jīng)成為軌道交通領(lǐng)域的研究熱點。 本文首先針對高速列車動力學(xué)模型的不確定性與運(yùn)行阻力帶來的非線性特性,以及牽引/制動系統(tǒng)可能發(fā)生的一系列故障,分別建立了不同故障條件下高速列車的多質(zhì)點動力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上,分別針對不同工況研究相應(yīng)的高速列車容錯控制問題,最終針對更具一般性的高速列車工況,設(shè)計了具有廣泛適用性的高速列車容錯控制器。本文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新成果如下： 首先,針對高速列車線性模型中參數(shù)已知,且牽引/制動系統(tǒng)電氣或機(jī)械模塊發(fā)生了恒偏差或恒倍差故障,設(shè)計了高速列車被動容錯控制器,進(jìn)行了仿真驗證,并給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論證明；在此基礎(chǔ)上,針對參數(shù)已知但存在不確定性,且牽引/制動系統(tǒng)電氣或機(jī)械模塊發(fā)生了恒偏差或恒倍差故障時,設(shè)計了高速列車魯棒容錯控制器,進(jìn)行了仿真驗證,并給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論證明。 其次,針對高速列車線性模型中部分參數(shù)未知,且牽引/制動系統(tǒng)電氣或機(jī)械模塊發(fā)生了疊加時變擾動的未知恒偏差故障,設(shè)計了相應(yīng)的高速列車容錯控制器。首先,為了消除高速列車容錯控制器在切換時出現(xiàn)的不連續(xù),在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊中加入平滑切換函數(shù),得到高速列車故障診斷模塊。然后,在自適應(yīng)控制器中加入約束項,設(shè)計了高速列車保性能容錯控制器,仿真結(jié)果表明高速列車的位置與速度跟蹤誤差能夠滿足預(yù)先設(shè)定的要求。最后,給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論證明。 然后,針對高速列車非線性模型中運(yùn)行阻力的非線性特性,且牽引/制動系統(tǒng)的電氣或機(jī)械模塊發(fā)生了疊加時變擾動的未知恒偏差輸出故障,設(shè)計了相應(yīng)的高速列車容錯控制器。首先,利用狀態(tài)觀測器,得到了未出現(xiàn)故障時高速列車位置與速度跟蹤誤差的最大值的估計,作為故障診斷的指標(biāo)。基于浸入與不變理論,設(shè)計了一系列的自適應(yīng)參數(shù)估計器,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)故障狀況切換高速列車自適應(yīng)參數(shù)估計器,進(jìn)而得到了浸入與不變?nèi)蒎e控制器。仿真結(jié)果表明高速列車的位置與速度跟蹤誤差能夠收斂到有限界內(nèi)。最后,給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論證明。 最后,針對包含了前述三種情形的更復(fù)雜工況,即高速列車非線性模型中列車設(shè)計參數(shù)未知,且牽引/制動系統(tǒng)電氣或機(jī)械模塊發(fā)生了帶有未知參數(shù)的跳變倍差故障,設(shè)計了相應(yīng)的高速列車容錯控制器。首先,通過加入P(x)單調(diào),簡化了β(x)求取過程,設(shè)計了故障診斷模塊。然后,對于高速列車中同時存在跳變倍差故障以及牽引系統(tǒng)飽和的情況,設(shè)計了高速列車直接自適應(yīng)容錯控制器。仿真結(jié)果表明高速列車的位置與速度跟蹤誤差能夠收斂到有限界內(nèi)。最后,給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論證明。
【關(guān)鍵詞】：高速列車 運(yùn)行控制 容錯控制 非線性系統(tǒng) 執(zhí)行器故障
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U260.36;TP273
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 引言13-25
• 1.1 選題背景及意義13-14
• 1.2 列車運(yùn)行控制研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 容錯控制的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀16-21
• 1.4 存在的問題及論文主要研究內(nèi)容21-25
• 1.4.1 列車運(yùn)行控制研究中存在的問題21-22
• 1.4.2 論文主要研究內(nèi)容22-25
• 2 參數(shù)已知線性模型的高速列車被動容錯控制25-51
• 2.1 模型參數(shù)已知的高速列車完整容錯控制25-35
• 2.1.1 問題描述25-30
• 2.1.2 控制器設(shè)計30-32
• 2.1.3 數(shù)值仿真32-35
• 2.2 模型參數(shù)已知的高速列車可靠容錯控制35-39
• 2.2.1 控制器設(shè)計35-37
• 2.2.2 數(shù)值仿真37-39
• 2.3 模型參數(shù)不確定性的高速列車魯棒容錯控制39-42
• 2.3.1 問題描述39
• 2.3.2 控制器設(shè)計39-40
• 2.3.3 數(shù)值仿真40-42
• 2.4 模型參數(shù)不確定性的高速列車魯棒自適應(yīng)容錯控制42-50
• 2.4.1 問題描述42-43
• 2.4.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)恒偏差故障下的容錯控制器設(shè)計43-45
• 2.4.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)恒倍差故障下的容錯控制器設(shè)計45-48
• 2.4.4 數(shù)值仿真48-50
• 2.5 本章小結(jié)50-51
• 3 參數(shù)未知線性模型的高速列車保性能容錯控制51-73
• 3.1 問題描述51-53
• 3.2 高速列車直接自適應(yīng)控制器設(shè)計53-56
• 3.2.1 直接自適應(yīng)控制器設(shè)計53-54
• 3.2.2 穩(wěn)定性證明54-56
• 3.3 高速列車容錯保性能控制器設(shè)計56-68
• 3.3.1 高速列車神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷設(shè)計56-58
• 3.3.2 高速列車直接自適應(yīng)容錯控制器設(shè)計58-62
• 3.3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡死故障下的保性能容錯控制器設(shè)計62-66
• 3.3.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)非參數(shù)化時變故障下的保性能容錯控制器設(shè)計66-68
• 3.4 數(shù)值仿真68-71
• 3.5 本章小結(jié)71-73
• 4 參數(shù)誤差未知非線性模型的高速列車浸入與不變?nèi)蒎e控制73-93
• 4.1 問題描述73-76
• 4.2 高速列車I&I自適應(yīng)控制器設(shè)計76-80
• 4.2.1 控制器設(shè)計76-78
• 4.2.2 穩(wěn)定性證明78-80
• 4.3 高速列車I&I自適應(yīng)容錯控制器設(shè)計80-86
• 4.3.1 高速列車故障診斷設(shè)計80-81
• 4.3.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)恒偏差故障下的I&I自適應(yīng)容錯控制器設(shè)計81-83
• 4.3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)未知擾動故障下的I&I自適應(yīng)容錯控制器設(shè)計83-86
• 4.4 數(shù)值仿真86-91
• 4.5 本章小結(jié)91-93
• 5 參數(shù)未知非線性模型的高速列車直接自適應(yīng)容錯控制93-111
• 5.1 問題描述93-97
• 5.2 高速列車I&I自適應(yīng)故障診斷設(shè)計97-101
• 5.2.1 觀測器設(shè)計98-99
• 5.2.2 穩(wěn)定性證明99-101
• 5.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)未知跳變倍差故障下的直接自適應(yīng)容錯控制器設(shè)計101-105
• 5.3.1 控制器設(shè)計101-102
• 5.3.2 穩(wěn)定性證明102-105
• 5.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)未知跳變故障以及飽和下的直接自適應(yīng)容錯控制器設(shè)計105-108
• 5.4.1 控制器設(shè)計105-106
• 5.4.2 穩(wěn)定性證明106-108
• 5.5 數(shù)值仿真108-110
• 5.6 本章小結(jié)110-111
• 6 結(jié)論與展望111-113
• 6.1 結(jié)論111-112
• 6.2 問題與展望112-113
• 參考文獻(xiàn)113-123
• 作者簡歷123-127
• 教育經(jīng)歷123
• 承擔(dān)的科學(xué)研究工作123
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文123-127
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集12

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：高速鐵路列車容錯控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：377799