[發明專利]基于二階ADRC算法的地鐵列車速度自動控制方法

在審

• 申請號: 201910877299.1
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110632846A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 鄭子緣;戴勝華;梁瑤;曹景銘;吳為;謝旭旭;周興;李正交;盧建成;習家寧;王宇琦;李紫玉;鄭碩
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 11255 北京市商泰律師事務所
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種基于二階ADRC算法的地鐵列車速度自動控制方法。該方法包括：由列車的運行目標速度經過跟蹤微分器安排過渡過程并提取微分信號后，獲得跟蹤速度和跟蹤加速度；由列車實際運行速度經過擴張狀態觀測器估計對象狀態和不確定擾動作用后獲得觀測擾動、觀測速度和觀測加速度；將跟蹤速度誤差和跟蹤加速度誤差經過非線性反饋環節后得到輸出量，將輸出量減去觀測擾動和系統增益的倒數的乘積后，得到系統控制量。將系統控制量轉化為列車的數學模型的控制力，并將控制力輸出給列車的數學模型。本發明結合ADRC算法的優點對速度跟蹤誤差進行修正，從而減小速度跟蹤誤差，使得對列車的控制更加精確，能夠使得列車更加平穩運行。

技術領域

本發明涉及城市軌道交通控制技術領域，尤其涉及一種基于二階ADRC(activedisturbance rejection control，自抗擾控制)算法的地鐵列車速度自動控制方法。

背景技術

隨著我國城鎮化率的不斷上升，現代大都市人口愈發稠密，城市交通問題日益嚴峻，建設高效率、高密度和高可靠性的城市軌道交通體系成為迫切需求為了滿足這些要求，ATO(automatic train operation，列車自動駕駛)是必不可少的。采用優秀的列車駕駛控制算法，可以有效提高行車的安全、改善效率、提高密度、增加旅客的舒適度，減少司機人控不確定性，降低司機勞動強度。比例積分微分(proportion integrationdifferentiation，PID)控制算法是一種經典的控制算法，已經被廣泛地運用于地鐵列車控制中，并取得了一定的控制效果。

然而，在地鐵列車運行過程中運行參數以及各種干擾存在較大隨機性，基于PID算法的列車控制器不能很好適應這種干擾，使得在實際控車中，列車行駛策略常常會出現頻繁的調整，加減速切換次數過多且超調問題嚴重，列車難以平穩運行，降低旅客乘坐時舒適度。

發明內容

本發明的實施例提供了一種基于二階ADRC算法的地鐵列車速度自動控制方法，以克服現有技術的問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種基于二階ADRC算法的地鐵列車速度自動控制方法，包括：

獲取列車的運行目標速度和實際運行速度；

由列車的運行目標速度經過跟蹤微分器安排過渡過程并提取微分信號后，獲得跟蹤速度和跟蹤加速度；

由列車實際運行速度經過擴張狀態觀測器估計對象狀態和不確定擾動作用后獲得觀測擾動、觀測速度和觀測加速度；

由跟蹤速度和觀測速度做差得到跟蹤速度誤差，由跟蹤加速度和觀測加速度做差得到跟蹤加速度誤差；

將所述跟蹤速度誤差和跟蹤加速度誤差經過非線性反饋環節后得到輸出量，將所述輸出量減去觀測擾動和系統增益的倒數的乘積后，得到系統控制量。

將所述系統控制量轉化為列車的數學模型的控制力，并將控制力輸出給列車的數學模型。

優選地，所述的獲取列車的當前運行目標速度和實際運行速度，包括：

根據列車在當前區間內的區間計劃運營時間以及線路限定條件信息，計算出列車的運行ATO速度曲線，根據列車的運行ATO速度曲線獲取列車的當前運行目標速度；

利用列車上的速度傳感器采集列車實際運行速度。

優選地，所述的跟蹤微分器由以下公式給定輸入輸出。

其中v₁(k),v₂(k)分別為跟蹤速度，跟蹤加速度，r₀是跟蹤微分器的速度系數，h₀為濾波因子，fst為一個非線性函數。