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原文传递一种轨道非接触式对中系统的伺服控制方法

专利名称：	一种轨道非接触式对中系统的伺服控制方法
摘要：	本发明公开了一种轨道非接触式对中系统的伺服控制方法，属于轨道检测技术领域，该方法通过建立轨道非接触式对中系统的控制模型、状态扰动观测模型，得到轨道非接触式对中系统的控制律，根据控制律能够得到的控制量u的输出值，运动平台依据控制量u控制轨道检测装置和激光位移传感器沿单侧轨道的横向运动，使y值与期望值Y相等，以保证轨道检测装置的中心与单侧轨道的中心相对；本发明采用PID与状态扰动观测器控制的方式，将未线性化建模的动态扰动和外部扰动总和进行估计补偿，并在此基础上对测量误差和测量错误进行纠正和预测，从而在允许的偏差范围内使轨道非接触式对中系统始终对准单侧轨道中心。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国北方车辆研究所
发明人：	雷阳;庞凤颖;陈建义;杨景槐;刘丽楠;李鑫;王志刚;章文峰;黄敏;倪永亮;路奎松;徐静;戚于飞;詹劼
专利状态：	有效
申请日期：	2018-11-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
申请号：	CN201811459454.X
公开号：	CN109760714A
代理机构：	北京理工大学专利中心
代理人：	郭德忠;仇蕾安
分类号：	B61K9/08(2006.01);B;B61;B61K;B61K9
申请人地址：	100072 北京市丰台区槐树岭四号院
主权项：	1.一种轨道非接触式对中系统的伺服控制方法，所述轨道非接触式对中系统包括：轨道检测装置、运动平台及激光位移传感器；轨道包括左右对称的两个单侧轨道，每个单侧轨道对应安装一个轨道检测装置，轨道检测装置通过运动平台安装在沿轨道运动的车体底面，轨道检测装置位于单侧轨道的正上方，且不与单侧轨道相接触，轨道检测装置的中心与单侧轨道的中心相对；激光位移传感器安装在运动平台上，运动平台用于带动轨道检测装置和激光位移传感器沿单侧轨道的横向运动，激光位移传感器用于测量其自身到单侧轨道侧面的水平距离y，即y为实际测量得的激光位移传感器到单侧轨道侧面的水平距离，且激光位移传感器与运动平台的安装夹角为α；轨道检测装置到单侧轨道轨面的垂直距离为d；其特征在于，该方法步骤如下：第一步，建立轨道非接触式对中系统的控制模型，该控制模型的数学表达式如下：其中，s1为激光位移传感器到单侧轨道侧面的水平距离；和s2均为激光位移传感器相对于单侧轨道横向运动的速度；为激光位移传感器相对于单侧轨道横向运动的加速度；f为未线性化建模的动态扰动和外部扰动总和；b0为控制量放大倍数；u为控制运动平台进行移动的控制量；第二步，构建状态扰动观测模型I，即状态扰动观测器，该状态扰动观测模型I用来观测未线性化建模的动态扰动和外部扰动总和及观测激光位移传感器到单侧轨道侧面水平距离的状态量，所述状态量包括：位移和速度；所述状态扰动观测模型I的数学表达式如下：其中，k为离散时刻，z1为激光位移传感器到单侧轨道侧面水平距离的估计值，z2为激光位移传感器相对于单侧轨道横向运动的速度的估计值，z3为未线性化建模的动态扰动和外部扰动总和的估计值，h为离散周期时间，β1、β2、β3为控制参数量，ω为状态扰动观测器的带宽；第三步，构建轨道非接触式对中系统的控制律I，该控制律I的数学表达式如下：其中，Y为激光位移传感器到单侧轨道侧面的水平距离的期望值，该距离通过初始安装的测量可得，为常数，ek为激光位移传感器到单侧轨道侧面的水平距离的期望值与实际测量得的激光位移传感器到单侧轨道侧面的水平距离之差，kp、kd、ki为控制变量参数，ε1、ε2为控制变量阻尼参数，取值为0～1；根据控制律I能够得到的控制量u的输出值，运动平台依据控制量u控制轨道检测装置和激光位移传感器沿单侧轨道的横向运动，使y值与期望值Y相等，以保证轨道检测装置的中心与单侧轨道的中心相对。 2.如权利要求1所述的一种轨道非接触式对中系统的伺服控制方法，其特征在于，考虑激光位移传感器到单侧轨道侧面的水平距离y的测量误差的情况，对第三步的控制律I进行测量误差补偿后，得到的控制律II的数学表达式如下：其中，为对y进行测量误差补偿后的数值；根据控制律II能够得到的控制量u的输出值，运动平台依据控制量u控制轨道检测装置和激光位移传感器沿单侧轨道的横向运动，使值与期望值Y相等，以保证轨道检测装置的中心与单侧轨道的中心相对。 3.如权利要求1所述的一种轨道非接触式对中系统的伺服控制方法，其特征在于，考虑激光位移传感器到单侧轨道侧面水平距离y的测量错误的情况，对y值进行判断； (1)若y>ymax或yymax或y
所属类别：	发明专利