[發明專利]一種列車減速度閉環控制方法及系統

在審

• 申請號: 201811299113.0
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109407713A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 羅卓軍;曹宏發;章陽;安志鵬;程宏明;齊政亮
• 申請（專利權）人: 中國鐵路總公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司;北京縱橫機電技術開發公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司機車車輛研究所
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62;B61C17/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;任默聞

本發明提供了一種列車減速度閉環控制方法及系統，包括：利用一階濾波器對預設列車運動學模型進行濾波生成線性化參數模型；獲取當前時刻列車速度及待估計參數向量的前一時刻參數向量估計值；根據前一時刻參數向量估計值及線性化參數模型生成當前時刻列車速度估計值；根據當前時刻列車速度及當前時刻列車速度估計值利用最小二乘法生成待估參數總誤差；根據第一系數向量及待估參數總誤差對待估計參數向量的參數向量估計值的偏導數生成待估計參數向量的當前時刻參數向量估計值；根據當前時刻參數向量估計值實時更新列車運動學模型。本申請具有顯著提高列車實際減速度控制精度的有益效果。

技術領域

本發明涉及軌道車輛制動系統技術領域，尤其涉及一種列車減速度閉環控制方法及系統。

背景技術

目前國內運營的動車組或城市軌道交通列車的制動控制系統普遍開環控制模式，如圖1所示，這主要是受過去軌道車輛的制動控制理論與方法的發展所限。

在傳統開環控制模式下，制動控制系統首先根據司機控制器或ATO(自動列車運行裝置，Automatic Train Operation)發出的制動指令對應的制動目標減速度來計算制動缸壓力，即根據目標減速度和車重計算總制動力需求，再減去牽引系統所施加的電制動力，即可計算出所需施加的空氣制動力，進而折算出所需施加的制動缸壓力。然后，制動控制系統再通過氣制動系統內的一個內部小閉環控制實際制動缸壓力達到其目標值。雖然這種控制模式能夠較精確地控制制動缸壓力，但制動缸壓力到最終通過輪軌黏著產生列車實際減速度(如圖1所示，圖1中s為拉普拉斯算子)還將受到閘瓦/片摩擦系數和列車運行阻力(如坡道阻力、彎道阻力)等隨著工況而變化的不確定參數的影響。

傳統的開環控制模式并不考慮上述不確定參數的變化，從而導致最終得到的列車實際減速度偏離其目標值，這將對列車的制動性能產生負面影響。例如，閘瓦/片摩擦系數會隨各種參數(列車運行速度、夾鉗夾緊力等)的變化呈現非線性變化的特點，當實際的閘瓦/片摩擦系數大于控制系統設定值時，實際的制動力將大于期望值，可能導致車輪滑行；當實際的閘瓦/片摩擦系數小于控制系統設定值時，實際的制動力將小于期望值，將導致制動距離延長。

發明內容

為了解決現有技術中的缺陷，本發明提供了一種列車減速度閉環控制方法及系統，本申請基于自適應參數估計理論，在計算目標制動力和目標制動缸壓力前先將列車的實際制動力(包括電制動力和制動缸壓力)和列車速度采集到制動控制系統中，然后根據這些力和速度的信息實時估計和更新不確定參數的影響，再根據這些估計得到的參數計算目標制動力和目標制動缸壓力，在計算目標制動力和目標制動缸壓力時考慮了列車制動過程中的多種不確定參數的影響，從而具有顯著提高列車實際減速度控制精度的有益效果。

為了實現上述目的，本發明提供的一種列車減速度閉環控制方法，該方法包括：

利用一階濾波器對預設的列車運動學模型進行濾波生成線性化參數模型；所述線性化參數模型包括：待估計參數向量及第一系數向量；

獲取當前時刻列車速度及所述待估計參數向量的前一時刻參數向量估計值；

根據所述前一時刻參數向量估計值及所述線性化參數模型生成當前時刻列車速度估計值；

根據所述當前時刻列車速度及所述當前時刻列車速度估計值利用最小二乘法生成待估參數總誤差；

根據所述第一系數向量及所述待估參數總誤差對所述待估計參數向量的參數向量估計值的偏導數生成所述待估計參數向量的當前時刻參數向量估計值；

根據所述當前時刻參數向量估計值實時更新所述列車運動學模型。

本發明還提供的一種列車減速度閉環控制系統，該系統包括：

線性單元，用于利用一階濾波器對預設的列車運動學模型進行濾波生成線性化參數模型；所述線性化參數模型包括：待估計參數向量及第一系數向量；