用于列车ATO系统的鲁棒自适应非奇异终端滑模控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于列车ATO系统的鲁棒自适应非奇异终端滑模控制方法，包括：S1、分析列车纵向运动进行受力情况，建立包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程；S2、定义位置跟踪误差、速度跟踪误差和加速度跟踪误差，构造非奇异终端滑模面；S3、设计各未知参数估计值的自适应律和非奇异终端滑模面的控制策略；S4、将非奇异终端滑模面、各未知参数估计值的自适应律和非奇异终端滑模面的控制策略代入列车纵向运动动力方程，得到非奇异终端滑模闭环控制方程，利用非奇异终端滑模闭环控制方程进行控制。本发明专利技术可使列车ATO系统的位置速度的跟踪误差能在有限时间内到达滑动表面，且在有限时间内收敛到零。

Robust adaptive nonsingular terminal sliding mode control method for train ATO system

The invention discloses a method for robust adaptive train ATO system NTSM control, including: S1, analysis of train longitudinal movement force, establishing train longitudinal motion dynamic equations containing unknown parameters, uncertainties and external disturbances; S2, define the position tracking error, the tracking error and acceleration tracking error structure, non singular terminal sliding mode surface; S3, design the adaptive law to estimate the unknown parameters and the value of the non singular terminal sliding mode control strategy; adaptive law and non singular terminal sliding mode control of the longitudinal motion of the dynamic equation of S4, the strategy into the train, the nonsingular terminal sliding mode unknown parameter estimation, non singular terminal closed loop control of sliding mode equation, using non singular terminal sliding mode control closed-loop control equation. The tracking error of the position and speed of the train ATO system can reach the sliding surface in a finite time and converge to zero in finite time.

【技术实现步骤摘要】
用于列车ATO系统的鲁棒自适应非奇异终端滑模控制方法
本专利技术涉及列车控制
更具体地，涉及一种用于列车ATO系统的鲁棒自适应非奇异终端滑模控制方法。
技术介绍
现代铁路交通系统秉持着快速发展和满足巨大需求的目标，追求更高的列车速度是非常迫切和不可避免的。当前列车自动控制(ATC)系统主要由以下三个子系统构成，即列车自动运行(ATO)系统、列车自动保护(ATP)系统和列车自动监控(ATS)系统。其中，列车ATO系统可以控制列车运行的所有阶段，例如自动启动，加速，巡航，制动，精确停车，站间临时停车，自动返回等。因此，列车ATO系统在ATC列车的性能中起着至关重要的作用，受到理论和工程领域的研究人员的高度重视，促进了许多有效算法的发现，如自适应控制，模糊控制，鲁棒控制等。然而，模型的不确定性和未建模引起的外部干扰，上/下车乘客，天气条件(大风和阵雨)，以及列车运行的关键因素，如斜坡等并没有被深入关注。因此，必须结合纵向列车动力学开发一种适用于确保上述因素的鲁棒性和其他性能的控制方法。另一方面，众所周知，滑模控制具有对参数变化，系统模型不确定以及扰动不灵敏的特点。而且很多文献已经给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于列车ATO系统的鲁棒自适应非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、分析列车纵向运动进行受力情况，建立包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程；S2、定义位置跟踪误差、速度跟踪误差和加速度跟踪误差，构造非奇异终端滑模面；S3、设计各未知参数估计值的自适应律和非奇异终端滑模面的控制策略；S4、将非奇异终端滑模面、各未知参数估计值的自适应律和非奇异终端滑模面的控制策略代入包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程，得到非奇异终端滑模闭环控制方程，利用非奇异终端滑模闭环控制方程进行用于列车ATO系统的鲁棒自适应非奇异终端滑模控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于列车ATO系统的鲁棒自适应非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、分析列车纵向运动进行受力情况，建立包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程；S2、定义位置跟踪误差、速度跟踪误差和加速度跟踪误差，构造非奇异终端滑模面；S3、设计各未知参数估计值的自适应律和非奇异终端滑模面的控制策略；S4、将非奇异终端滑模面、各未知参数估计值的自适应律和非奇异终端滑模面的控制策略代入包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程，得到非奇异终端滑模闭环控制方程，利用非奇异终端滑模闭环控制方程进行用于列车ATO系统的鲁棒自适应非奇异终端滑模控制。2.根据权利要求1所述的用于列车ATO系统的鲁棒自适应非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，步骤S1中建立的建立包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程为：其中，m为未知的列车总质量；为列车的速度；为列车的加速度；u为未知的列车所需的纵向控制力；c0、cv和ca为未知的戴维方程的系数；θ为列车运行轨道的坡度；且满足d表示外部干扰，Δm、Δca、Δcv和Δco分别表示m，ca，cv和co的不确定性，b0>0，b1>0，b2>0，b3>0且b0、b1、b2和b3均是未知参数。3.根据权利要求2所述的用于列车ATO系统的鲁棒自适应非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：定义位置误差、速度误差和加速度误差为：e＝x-xr其中，xr、和分别为列车运行的期望位置、期望速度和期望加速度。设计非奇异终端滑模面：

【专利技术属性】
技术研发人员：姚秀明，董海荣，张暖笛，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11