[發明專利]高速列車半主動懸掛系統控制方法有效

申請號：	201911367342.6	申請日：	2019-12-26
公開（公告）號：	CN111123706B	公開（公告）日：	2022-05-27
發明（設計）人：	何靜;劉志天;張昌凡;劉建華;毛頌安;徐艷;諶雪媛	申請（專利權）人：	湖南工業大學
主分類號：	G05B13/04	分類號：	G05B13/04
代理公司：	廣州粵高專利商標代理有限公司 44102	代理人：	楊千尋;馮振寧
地址：	412000 湖***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	高速列車主動懸掛系統控制方法
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【說明書】：

本發明屬于列車控制技術領域，公開一種高速列車半主動懸掛系統控制方法，包括如下步驟：S1.根據基于歐拉?拉格朗日非線性動力學模型，建立高速列車十七自由度的狀態方程；S2.為了對列車高速運行中所受擾動進行實時觀測，設計適用于非線性動力學結構的滑模增益自適應觀測器；S3.將滑模變結構控制算法與加冪積分控制算法結合，設計高速列車懸架控制器。本發明提出的基于加冪積分滑模變結構的高速列車懸架控制算法，解決了現實工程中擾動上界未知的現象，有效的克服了非線性復雜系統中強耦合問題，加冪積分算法使系統具有快速動態響應，滑模變結構控制算法具有魯棒性強，可靠性高等特點，很好的實現了高速列車快速安全穩定運行的要求。

技術領域

本發明涉及涉及軌道交通運行控制領域，具體是一種高速列車半主動懸掛系統控制方法。

背景技術

隨著國家的軌道交通發展，中國高速列車已經成為了中國的名片，承載著中國科技走出去的重要信念，中國高鐵以平穩性好著稱，其優良的平穩性離不開高性能的懸掛控制系統，高速列車運行過程中的懸掛系統是一種多自由度動力學系統，屬于一種多變量，非線性和強耦合的復雜模型。

針對實際工程應用中擾動上界未知問題，如何設計較好的觀測器，針對提升列車運行的抗干擾能力,如何設計較好的控制器，均是是高速列車運行懸掛系統控制技術在實際生產應用中的關鍵，它直接影響列車運行控制的可靠性及乘客乘坐的舒適性。以上高速列車運行過程中存在的復雜軌道激擾工況，需要解決的關鍵問題是，如何設計觀測器能快速精確的觀測非線性隨機振動系統中的擾動,如何設計控制算法快速有效的抑制列車運行中的擾動，保證高速列車安全穩定的運行，這些均是高速列車設計亟需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于加冪積分滑模的高速列車控制方法，以解決現實工程中高速列車運行過程中所受軌道激擾上界未知的問題，使高速列車快速安全穩定的運行。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高速列車半主動懸掛系統控制方法，包括以下步驟：

S1：基于歐拉-拉格朗日非線性動力學模型，建立高速列車多自由度的狀態方程；

S2：設計適用于非線性動力學結構的滑模增益自適應觀測器對列車高速運行中所受擾動進行實時觀測；

S3：將滑模變結構控制算法與加冪積分控制算法結合，設計高速列車半主動懸掛控制器。

步驟S3：將滑模變結構控制算法與加冪積分控制算法結合，設計高速列車懸架控制器。

進一步地，S1所述的高速列車多自由度狀態方程，為十七自由度狀態方程，具體包括如下過程：

S11：根據非線性動力學對半主動懸掛系統的運動狀態進行分析，建立高速列車十七自由度動力學數學模型，包括輪對的橫移和搖頭運動方程、轉向架的橫移和側滾及搖頭方程、車體的橫移和側滾及搖頭運動方程；

S12：將十七自由度動力學數學模型等效為傳統非線性隨機動力學的數學模型，得到高速列車十七自由度的模型變換方程；

S13：引入列車運行環境中多種復雜車況和/或路況時變下的外部干擾，建立精確的高速列車十七自由度模型，得出整個系統不確定性外部干擾的表達式。