基于H_∞性能指标的高速列车模糊跟踪控制

• 作 者: 陈捷
• 出 处: 华东交通大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 高速列车 非线性 T-S模糊模型 H_∞跟踪性能指标 线性矩阵不等式

高速列车是由复杂技术装备组成、在复杂环境中运行、完成具有复杂时空分布特征的位移服务的非线性动力学系统。目前所采用的控制方法是通过人工手动控制方式对列车进行控制,这种方法是根据高速列车实际的运行工况和给定的站间V-S曲线(列车运行速度-运行位移曲线)来达到对高速列车的控制,而这种方法难以满足当前对动车组运行的高运行性能指标的要求。针对在高速运行环境下的高速列车,去研究满足高标准运行性能要求的控制算法具有现实意义。本文提出了动车组关于给定H_∞参考模型跟踪性能指标的非线性系统的模糊控制器设计方法。具体研究如下:1、对于高速列车运行过程的描述,本文介绍了单质点建模方法,并对其优缺点进行了相应分析。采用CRH380AL型动车组作为研究对象,根据所采集的输入输出数据,其中输出数据对应列车的运行速度v(t)、输入数据对应列车的所受的单位控制力u(t)。采用数据辨识方法,建立描述高速列车运行过程的T-S模糊模型。首先采用减法聚类算法确定模糊模型规则个数和规则的前件参数,而后利用最小二乘法确定出规则的后件参数,并最终得到描述高速列车运行过程的T-S模糊模型。仿真结果表明所建立的高速列车T-S模糊模型精确度高。2、基于高速列车T-S模糊模型,本文引出了一个关于给定H_∞参考模型跟踪性能指标的模糊控制方法,来实现对高速列车运行速度曲线的高精度跟踪,从而使动车组在安全性、高效性、正点率等指标上都能达到相应的要求。通过仿真结果我们可以得出,本文所提出的方法较PID控制算法和广义预测控制算法相比有着更好的跟踪精度。本文的研究内容,对高速动车组在实现正点、高效、舒适方面都有其理论指导意义,也为高速动车组在自动驾驶(ATO)运行控制方面提供了相应参考。