[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

说明书

本发明提供的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，包括如下步骤：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；基于高速列车单质点模型和多列车通信拓扑结构，定义多列车的追踪目标，将高速列车单质点模型转换为多列车误差动力学方程；基于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；基于多列车通信拓扑结构和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。本发明提供的方法，能够实现多列车协同控制，并且能够降低通信频率、控制器切换次数。

技术领域

本发明涉及高速列车运行控制技术领域，尤其涉及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。

背景技术

相较于人工驾驶的方式，列车自动驾驶系统(ATO)通过列车定位和速度控制能够实现精确停车、提高列车运行效率、提升运行舒适度以及节约运行能耗。目前高速铁路仍采用固定闭塞或准移动闭塞制式，列车之间的距离大，运行效率低，在高速铁路智能化、网络化、数字化的背景下，研究移动闭塞方式下的多列车协同运行是未来的必然趋势。

目前对于多列车协同控制的研究，大多没有考虑到列车的位置和速度等状态信息是按照周期性采样的，具有离散特性，若在控制器设计过程未考虑信息的离散特性，则会降低控制器性能指标，严重时会影响列车控制系统的稳定性，使列车偏离追踪的目标曲线，发生抖动，降低列车运行的平稳性和增加能耗，甚至影响列车运行的安全。在列车运行过程中，由于通信资源的限制，车与车之间的信息传输，实时的可靠、大容量信息传输使不实际，并且由于车载控制器的机械特性无法实现以采样周期高频率更新。使用事件触发机制能够克服以上困难。现有的时间触发方式是将系统的信息的采集、传输以及处理以固定时间间隔驱动，而事件触发控制方式以事件为驱动，在保证控制性能不降低的前提下，能够减少系统之间的通信次数和控制器切换次数。

此外，由于列车的实际牵引/制动特性，在控制器设计过程中，需要考虑列车的控制器存在饱和现象，以免影响控制性能的降低，通过低增益抗饱和控制器设计方法可以有效地解决此问题，并能够提高系统收敛速度。

发明内容

本发明的实施例提供了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，用于解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

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，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；

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

基于多列车通信拓扑结构和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；

基于多列车通信拓扑结构和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。

优选地，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：