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CRH动车组车速滑模控制方法研究
| 论文题名： | CRH动车组车速滑模控制方法研究 |
| 关键词： | 动车组;自动驾驶;速度跟踪控制;滑模控制 |
| 摘要： | 铁路是我国综合交通运输体系的骨干，是建设现代化经济体系的重要支撑，同时也是全面建设社会主义现代化国家的先行领域。高速列车自动驾驶虽然在京张高铁和部分城市轨道线路成功运营，但距离全面实现高水平的列车自动驾驶仍然有很大的差距。随着我国铁路事业迈入新的发展时代，进一步大力发展高新铁路技术，完全实现列车自动驾驶是未来高速铁路的必然发展趋势，同时也对我国高速铁路事业的可持续发展具有极其重要的意义。 本文旨在紧跟自动驾驶技术的发展步伐，继续探索研究新的具有更强鲁棒性和更高精度的速度跟踪控制算法，使得列车自动驾驶可以应对更加复杂多变和恶劣的运行条件，同时确保列车可以最大限度地以理想状态运行，进而为实现高速列车自动驾驶提供一定的基础理论研究支持。本文以CRH动车组为研究对象，建立了相应的多质点列车控制模型，并分别设计了三种控制方法实现列车跟踪控制，最后通过仿真验证了设计的控制方法的正确性和控制效果。 首先以CRH动车组为研究对象，考虑车间耦合力、牵引/制动力、外界干扰、系统延迟等因素后建立了相应的多质点列车控制模型，并设计了一种基于状态反馈的控制方法，通过Lyapunov函数给出了闭环系统稳定性定理，H∞性能指标保证了系统对外部干扰具有足够的抵抗能力。最后通过计算机仿真验证了控制算法的有效性。 为了提升控制器的效果，重新建立了包含不确定性的列车控制模型。采用积分滑模面保证了系统的轨迹从一开始就位于滑模面上，进而设计了相应的鲁棒滑模控制算法，同时闭环系统指数稳定保证了系统可以按照预定的速度快速收敛。最终通过仿真模拟验证了设计的滑模控制器具有较好的控制效果。 为了降低滑模控制的抖振，提升系统性能，设计了一种基于新的趋近律的鲁棒H∞滑模控制算法。首先利用双曲正切函数代替符号函数设计了新的趋近律，该趋近律通过动态变化保证了系统的状态轨迹在距离滑模面相对较远时有较快的收敛速度，而在距离滑模面较近时通过参数不断变化有效降低了系统的抖振。最后通过Matlab仿真证明了控制算法不仅具有较强的鲁棒性，同时还能实现较高精度的速度跟踪和位置跟踪，具有较好的控制效果。 |
| 作者： | 黄骞 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 崔彦良 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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