[發明專利]一種動車組制動系統關鍵部件魯棒濾波方法和系統

有效

• 申請號: 201610899907.5
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106525466B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 周東華;張峻峰;何瀟
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M17/08
• 分類號: G01M17/08;G06K9/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建

本發明公開了一種動車組制動系統關鍵部件魯棒濾波方法和系統，包括：建立傳感器分辨率受到限制的情況下動車組制動系統關鍵部件的軟測量模型，軟測量模型中存在隨機模型不確定性；根據動車組制動系統關鍵部件的狀態方程、軟測量模型、動車組制動系統關鍵部件的當前控制輸入信號及傳感器的當前測量輸出信號確定動車組制動系統關鍵部件的濾波器模型；利用濾波器模型進行狀態估計，并確定狀態估計相關誤差。因此，采用本發明可以不依賴模型不確定性結構，且在傳感器分辨率受到限制的情況下，對動車組制動系統關鍵部件進行濾波，提高了動車組制動系統關鍵部件濾波的魯棒性，有效保障了動車組制動系統關鍵部件運行狀態在線監測的應用需求。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，尤其涉及一種動車組制動系統關鍵部件魯棒濾波方法和系統。

背景技術

動車組制動系統的穩定可靠運行對保障列車行車安全至關重要。動車組制動系統發生任何類型的故障都有可能導致災難性后果，并造成巨大的人員和財產損失。因此，為了提高動車組制動系統的安全性，需要實時監測其關鍵部件的運行狀態。

傳感器是獲取制動系統關鍵部件運行信息的主要途徑，是濾波的基礎。它通常由敏感元件、轉換元件、變換電路和輔助電源四部分組成。傳感器的性能指標一般包含精度，分辨率，靈敏度等。在實際應用過程中，動車組制動系統關鍵部件的工作條件惡劣，常承受較大的機械負荷和熱負荷，參數攝動較大，隨機模型不確定性較強，對濾波的魯棒性提出了要求。但是，傳統的魯棒濾波方法只能對模型不確定性結構已知的系統進行濾波，且未考慮傳感器分辨率受限的情況。

現有技術的不足在于：在實際應用過程中，動車組制動系統關鍵部件運行狀態在線監測時會出現隨機模型不確定性較強以及傳感器分辨率受限等情況，現有的魯棒濾波方法中動車組制動系統關鍵部件濾波的魯棒性已經不能滿足實際應用的需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是現有的魯棒濾波方法中動車組制動系統關鍵部件濾波的魯棒性已經不能滿足實際應用的需求。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種動車組制動系統關鍵部件魯棒濾波方法，包括：

建立傳感器分辨率受到限制的情況下動車組制動系統關鍵部件的軟測量模型，所述軟測量模型中存在隨機模型不確定性；

確定所述動車組制動系統關鍵部件的當前控制輸入信號，和傳感器的當前測量輸出信號，所述傳感器用于測量所述動車組制動系統關鍵部件的運行狀態；

根據所述動車組制動系統關鍵部件的狀態方程、所述軟測量模型、所述當前控制輸入信號以及所述當前測量輸出信號，確定所述動車組制動系統關鍵部件的濾波器模型；

利用所述濾波器模型進行狀態估計，并確定狀態估計相關誤差。

在一個實施例中，建立傳感器分辨率受到限制的情況下動車組制動系統關鍵部件的軟測量模型，包括：

根據所述動車組制動系統關鍵部件的狀態方程、理想傳感器的理想測量方程以及有限分辨率傳感器的測量方程，建立所述軟測量模型。

在一個實施例中，所述動車組制動系統關鍵部件的狀態方程是采用表達式一表示的，

表達式一：x(k+1)＝(A_c(k)+A_δ(k))x(k)+(B_c(k)+B_δ(k))u(k)+w(k)，

其中，x(k+1)表示k+1時刻的狀態變量，x(k)表示k時刻的狀態變量，u(k)表示k時刻的控制輸入信號，w(k)表示k時刻的過程噪聲信號，A_c(k)表示k時刻的第一中心參數矩陣，B_c(k)表示k時刻的第二中心參數矩陣，A_δ(k)表示k時刻的第一隨機模型不確定性，B_δ(k)表示k時刻的第二隨機模型不確定性；