[發明專利]基于系統建模的高速列車交互估計方法、系統及可讀介質

有效

• 申請號: 202110480948.1
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113204874B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 顧亞;朱培逸;李向麗;魯明麗
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/16;G06F17/18;G06F111/04
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發明提出了一種基于系統建模的高速列車交互估計方法、系統及可讀介質，建立了一個具有時滯的高速列車狀態空間模型，以映射離散系統的已知輸入輸出數據之間的關系；給定的高速列車的輸入輸出數據，提出了一種基于因果約束的參數估計和狀態估計相結合的模型辨識算法。本發明對所研究的系統進行了收斂性分析，證明了辨識過程和估計收斂性的有效性。

技術領域

本發明涉及高速列車系統的參數估計和狀態辨識領域，屬于復雜軌道交通列車辨識和控制領域。

背景技術

隨著軌道交通設備國產化進程高速推進，自動列車駕駛逐漸取代人工駕駛成為列車控制的主流。自動列車駕駛系統的控制任務角度主要包括：面向環境友好的節能優化控制以及面向高精度控制的調速跟蹤控制和精確停車控制。高精度的調速跟蹤控制是軌道交通系統實現最小間隔運營的有力保障，而精確停車控制則能夠方便旅客在安裝有屏蔽門的站臺上下換乘。列車的控制精度體現了列車的控制水平和軌道交通系統對旅客的服務水平。

高速列車運行距離長、空間分布廣，過程中地理、氣候環境多變，實際運行控制中受多類干擾影響。有些干擾具有確定性與周期性，如軌道坡度理論值與實際值的偏差。而更多干擾呈現隨機性與不確定性，如速度傳感器漂移及量化誤差等。此外，列車狀態數據采集、轉發過程中還存在量測數據不完整、丟失數據等現象。這類因數據不完整造成的干擾使辨識建模精度受到影響，令模型的實用性與可信性大打折扣。研究多干擾條件下的高速列車運行控制過程的建模和參數估計方法對于列車運行控制具有極為重要的實際意義。

發明內容

1、本發明的目的

本發明要解決的技術問題是提供一種辨識算法來估計高速列車系統以達到對系統參數辨識的高精度。

2、本發明所采用的技術方案

本發明提出了一種基于系統建模的高速列車交互估計方法，

建立時滯的提升狀態空間模型，

y(k)＝x(k)+v(k)＝[1，0]X(k)+v(k)＝：cX(k)+v(k)

其中，k為時間，I為單位矩陣，濾波器的狀態由后驗狀態估計和后驗誤差協方差矩陣P(k|k)實現，定義P(k)：＝P(k|k)；為X(k)的估計值，k|k為k的當前時刻；

給定高速列車的輸入輸出數據，建立基于因果約束的參數估計和狀態估計相結合的模型辨識算法。

優選的，所述的帶時滯的提升狀態空間模型建立在考慮附加擾動的高速列車雙速率系統基礎上:

具有周期T₁的零階保持器G_T1產生輸入u(t)以處理離散時間信號u(kT₁)，為了產生離散時間信號y(kT₂)，連續時間過程H(s)的輸出y(t)由采樣器采樣；對于具有時間延遲的高速列車雙速率狀態空間系統，測量的輸入輸出數據為{u(kT₁),y(kT₂)}，y(kT₂)和u(kT₁)分別代表kT₂和kT₁時刻的輸出速度和輸入目標加速度，由于使用零階保持器，有u(t)＝u(kT₁),kT₁≤t≤(k+1)T₁；

假設H(s)是一個線性時變連續時間過程，具有以下狀態空間表達式

x(t+1)＝A₁x(t)+A_dx(t-d)+b₁u(t)+f₁ω(t),

y(t)＝x(t)+v(t)，