本文關(guān)鍵詞：基于RBF網(wǎng)絡(luò)逼近與魯棒容錯(cuò)的列車自適應(yīng)粘著控制

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【摘要】：最近幾年來(lái),我國(guó)在高速列車方面發(fā)展迅猛,尤其是在鐵路建設(shè)、鐵路裝備和鐵路運(yùn)營(yíng)管理等方面取得了一系列突破性進(jìn)展。由于我國(guó)鐵路路網(wǎng)規(guī)模龐大、沿線地形復(fù)雜多變、各地氣候不盡相同,并且隨著運(yùn)行速度的不斷提升,列車運(yùn)行環(huán)境變得更加復(fù)雜多變,因此列車的運(yùn)行安全問(wèn)題越來(lái)越受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。高速列車的運(yùn)行安全與牽引系統(tǒng)中粘著控制的穩(wěn)定性和性能有著密切的聯(lián)系。因此,本文針對(duì)高速列車動(dòng)力學(xué)建模時(shí)引入的不確定擾動(dòng)和列車由于機(jī)械疲勞、磨損等多方面因素導(dǎo)致?tīng)恳氏陆档臓顩r,進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)可靠的粘著防滑控制策略來(lái)保證列車穩(wěn)定安全的運(yùn)行。本文主要研究工作分為以下四部分：(1)首先詳細(xì)闡述了輪軌間粘著機(jī)理,在微觀角度研究了輪軌粘著過(guò)程,并分析了輪軌粘著特性及其主要影響因素。在此基礎(chǔ)上,為了更加充分地體現(xiàn)高速列車在實(shí)際復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行時(shí)受到的各種不確定時(shí)變擾動(dòng),列車模型中引入了未知時(shí)變干擾項(xiàng),對(duì)列車創(chuàng)建了更為精確的動(dòng)力學(xué)模型。(2)考慮到高速列車在運(yùn)行過(guò)程中需要盡可能地提高輪軌間粘著利用率,本文中高速列車最優(yōu)粘著控制采用漸近跟蹤的控制方式來(lái)提高輪軌間粘著利用率。為此,本文設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的變步長(zhǎng)搜索算法來(lái)搜索期望跟蹤目標(biāo),它不依賴于列車復(fù)雜多變的運(yùn)行環(huán)境,僅與列車自身運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。相較于常規(guī)的搜索算法,改進(jìn)的變步長(zhǎng)搜索算法在精度和速度上都有較大的優(yōu)勢(shì)。(3)列車動(dòng)力學(xué)模型中干擾的引入,雖然使列車粘著系統(tǒng)模型更加精確,但是也加大了粘著控制策略的設(shè)計(jì)難度。針對(duì)未知擾動(dòng)的處理,本文采用RBF網(wǎng)絡(luò)來(lái)逼近未知擾動(dòng)項(xiàng),設(shè)計(jì)出基于不確定逼近的RBF網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)粘著控制策略,并給出所設(shè)計(jì)的粘著控制策略在穩(wěn)定性和有效性方面的證明分析。(4)鑒于列車動(dòng)態(tài)模型系統(tǒng)參數(shù)的不確定性和外部運(yùn)行環(huán)境的時(shí)變擾動(dòng)性,同時(shí)將粘著控制系統(tǒng)執(zhí)行設(shè)備的故障狀況考慮進(jìn)來(lái),本文設(shè)計(jì)的改進(jìn)型魯棒自適應(yīng)容錯(cuò)控制算法,避免了控制器工作點(diǎn)不連續(xù)可能造成的控制策略異常的缺陷,并且通過(guò)李雅普諾夫穩(wěn)定分析法對(duì)所設(shè)計(jì)的控制策略做出了穩(wěn)定性分析。為了驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的粘著控制策略的有效性和穩(wěn)定性,上述方案都在MATLAB環(huán)境下完成了數(shù)字仿真試驗(yàn)。文章最后對(duì)本文的主要研究?jī)?nèi)容做出了總結(jié),并指出了下一步研究工作的建議。
【關(guān)鍵詞】：高速列車運(yùn)行安全 粘著機(jī)理 最優(yōu)粘著控制 變步長(zhǎng)搜索 RBF網(wǎng)絡(luò)逼近 自適應(yīng)控制 魯棒容錯(cuò)控制
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U284.48
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 粘著控制技術(shù)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 粘著防滑控制技術(shù)研究分析16-17
• 1.4 主要工作17-19
• 2 粘著機(jī)理和高速列車動(dòng)力學(xué)建模研究19-37
• 2.1 輪軌粘著基本理論19-23
• 2.1.1 粘著機(jī)理研究19-20
• 2.1.2 粘著特性研究20-22
• 2.1.3 粘著特性的主要影響因素22-23
• 2.2 高速列車最優(yōu)粘著控制系統(tǒng)建模設(shè)計(jì)23-36
• 2.2.1 高速列車非線性動(dòng)力學(xué)建模的研究24-27
• 2.2.2 牽引轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器設(shè)計(jì)27-29
• 2.2.3 變步長(zhǎng)搜索算法設(shè)計(jì)29-36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 3 基于不確定逼近的RBF網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制策略研究與設(shè)計(jì)37-49
• 3.1 包含未知擾動(dòng)的高速列車模型建立37-39
• 3.2 高速列車動(dòng)態(tài)模型中擾動(dòng)部分的RBF網(wǎng)絡(luò)逼近39-40
• 3.3 控制器的設(shè)計(jì)與穩(wěn)定性分析40-43
• 3.4 仿真驗(yàn)證43-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 4 魯棒自適應(yīng)容錯(cuò)控制策略研究與設(shè)計(jì)49-63
• 4.1 高速列車非線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程建立49-51
• 4.2 魯棒自適應(yīng)容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)51-53
• 4.3 穩(wěn)定性證明53-56
• 4.4 仿真驗(yàn)證56-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 5 總結(jié)與建議63-66
• 5.1 研究工作總結(jié)63-64
• 5.2 對(duì)未來(lái)工作的建議64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 圖索引69-70
• 表索引70-72
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集72

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