[发明专利]一种基于离散采样数据的高速列车事件触发控制方法

权利要求书

1.一种基于离散采样数据的高速列车事件触发控制方法，其特征在于，包括：

S1进行列车运行时纵向受力分析，建立高速列车单质点模型；具体包括：

列车运行时受力包括车钩力、牵引力、空气阻力和滚动阻力；

S11令某列列车为一组串联的刚性质点，以列车运行方向的第一辆车体作为车头，向车尾依次排序，建立列车纵向动力学模型：

其中，d_i为车厢i与车厢i+1之间的车钩i的位移，m_i和v_i分别为车厢i的质量和速度，F_i为车厢i受到的牵引/制动力，g(d_i)为车钩i的车钩力，f(v_i)为车厢i单位质量受到的基本运行阻力；

S12通过式表示所述车钩力，其中，α和β是车钩的刚度系数与阻尼系数；

S13通过f(v_i)＝c₀+c_vv_i+c_av_i² (3)表示列车受到的单位质量基本阻力f(v_i)，其中，c₀、c_v和c_a为戴维斯系数；

S14令f_m＝c₀+c_vv_i表示列车受到的滚动机械阻力，令f_a＝c_av_i²表示列车受到的空气阻力，令d_d为列车巡航时所有车钩目标位移，v_d为列车的目标巡航速度；

S2周期采集列车时速和位置，获得列车状态信息，并结合所述高速列车单质点模型，建立高速列车的误差动态方程；具体包括：

S21令和分别表示车钩i的期望位移误差和车厢i的期望速度误差，获得

S22令u_i为每一辆列车的控制输入信号；根据式(1)在期望速度d_d处进行泰勒展开，将高阶误差项忽略，获得

S23将式(5)转换为如下的紧凑形式，建立列车的线性动力学方程其中矢量x为矢量u为u＝[u₁,u₂,...,u_n]^T∈Rⁿ，矩阵A和B的具体构成包括：

和

其中，进一步获得以及tr(A)0；

S24将式(6)进行转换处理，获得其中，τ为常数，表示为周期采样的间隔，χ(·)为饱和函数，表示为χ_m为列车的牵引/制动饱和值；

S3基于所述误差动态方程，构建低增益抗饱和控制器；

S4通过所述低增益抗饱和控制器，对列车进行控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的基于所述误差动态方程，构建低增益抗饱和控制器包括：

S31令参数ω的初始值满足其中控制参数ω随着控制器的切换次数从初值ω单调递增，取到最终值时切换过程结束，并在之后保持不变；

S32令为第i次切换控制之后的第k次控制，判断控制器是否处于饱和的时刻，其中i≥1,k∈Z；

S33令若则执行步骤S35，若则执行步骤S34；

S34令ω_i＝ω^*，建立所述低增益抗饱和控制器

S35令ω_i＝ω^*-ε，建立所述低增益抗饱和控制器

并停止切换；

式中，ω＝-2min{Re(λ_i(A))},i∈I[1,2n-1] (12)，

χ_m为列车的牵引/制动饱和值，满足|u(t)|≤χ_m，列车的初始误差假设对于满足ρ表示一个正常数满足ρ∈(0,1]，表示一个充分小的正数，若越小则切换控制的间隔越短，ε表示一个足够小的正数，用于令区间逼近为系统的初始时刻，tr(A²)表示矩阵A²的迹。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的通过所述低增益抗饱和控制器，对列车进行控制包括：

S41设置事件触发规则

ρ是满足0ρ≤1的常数，Φ＝A^TP(ω)+P(ω)A+ωP(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；

S42根据所述事件触发规则获得所述低增益抗饱和控制器的更新时刻；

S43通过所述低增益抗饱和控制器调整列车的牵引/制动力。