[发明专利]基于离散通信数据的多列车分散事件触发控制的方法

权利要求书

1.一种基于离散通信数据的多列车分散事件触发控制的方法，其特征在于，包括：

针对同一条线路上运行的多辆列车，对每辆列车进行纵向受力分析，建立高速列车单质点模型；

基于图论，分析多列车协同控制的通信拓扑，获得多列车通信拓扑结构；

基于所述高速列车单质点模型和所述多列车通信拓扑结构，定义多列车的追踪目标，将所述高速列车单质点模型转换为多列车误差动力学方程；

基于所述多列车通信拓扑结构和所述多列车误差动力学方程，建立多列车分散事件触发协同控制条件模型；

基于所述多列车通信拓扑结构和所述多列车分散事件触发协同控制条件模型，建立多列车低增益抗饱和协同控制器；

所述的针对同一条线路上运行的多辆列车，对每辆列车进行纵向受力分析，建立高速列车单质点模型包括：

针对同一条线路上运行的n辆列车，建立列车纵向动力学模型：

其中，x_i(t)、v_i(t)和m_i分别是第i辆列车的位置、速度和质量，T_i(t)是第i辆列车的控制作用，即牵引/制动力，f(v_i(t))为第i辆列车受到的单位质量的运行阻力，表示为f(v_i(t))＝c₁+c₂v_i(t)+c₃v_i²(t)，其中c₁、c₂和c₃是戴维斯方程系数；

基于所述列车纵向动力学模型，设计列车的牵引/制动力T_i(t)，形式为

T_i(t)＝m_iu_i(t)+m_if(v_i(t)) (2)，

其中，u_i(t)是待设计的抗饱和的协同控制项，用于使列车与相邻列车状态一致运行；m_iu_i(t)是协同控制项，用于控制列车与相邻列车状态一致地协同运行，m_if(v_i(t))是补偿列车运行时受到的阻力；

将算式(2)带入到算式(1)中，获得

令第i辆列车的目标位置和目标巡航速度分别为和v_d(t)，式中，l_d为列车间最小安全距离；

定义相邻列车的追踪间隔n_i(t)＝x_i(t)-x_i+1(t),i∈I[1,n-1]；

所述的基于图论，分析多列车协同控制的通信拓扑，获得多列车通信拓扑结构包括：

设所有列车之间通过通信网络进行双向信息传输，将多列车协同控制的通信拓扑转换为加权无向图的形式，获得所述多列车通信拓扑结构G＝(V,W,A)；

其中，是列车组成的节点的集合，表示边集合，A＝[a_ij]∈Z^n×n为邻接矩阵，若列车i可以与列车j进行通信，则a_ij0，否则a_ij＝0，且令a_ii＝0，D为加权无向图G的入度矩阵，表示为D＝diag{deg_in(v_i(t)),i∈I[1,n]}，其中加权无向图图G的拉普拉斯矩阵定义为L＝D-A；定义N_i为列车的拓扑-邻接集，表示为若列车i可以获得无线闭塞中心的信息，能够得到目标速度距离曲线，则h_i＝1，否则，h_i＝0；

令H＝diag{h₁,h₂,…,h_n}，定义Q＝L+H，λ_max＝max{λ(Q)}表示Q的最大特征值，λ_min＝min{λ(Q)}表示Q的最小特征值；

所述的基于所述高速列车单质点模型和所述多列车通信拓扑结构，定义多列车的追踪目标，将所述高速列车单质点模型转换为多列车误差动力学方程包括：

令y_i(t)＝[x_i(t)-x_id(t),v_i(t)-v_d(t)]^T表示追踪误差，则第i辆列车的误差动力学方程为：

定义Y(t)＝[y₁(t) y₂(t)…y_n(t)]^T，U(t)＝[u₁(t) u₂(t)…u_n(t)]^T，获得所述多列车误差动力学方程

其中，表示Kronecker积，多列车协同控制的目标表示为

其中，||·||表示范数；

所述多列车分散事件触发协同控制条件模型包括：

其中，表示第i辆列车第k_i次控制器的更新时间，y_i(kτ)表示列车的离散采样状态信息，表示列车最新一次事件触发时的状态，μ为范围待定正常数，Θ＝P(ω)BB^TP(ω)，P(ω)是满足Riccati方程A^TP(ω)+P(ω)A-P(ω)BB^TP(ω)＝-(ω)P(ω)的解，inf{·}表示集合的下确界；

所述多列车低增益抗饱和协同控制器包括：

其中，β为待设计参数，参数ω满足如下关系：

其中μ满足是临车最近一次发送的状态信息，并且参数满足