一种列车减速度闭环控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种列车减速度闭环控制方法及系统，包括：利用一阶滤波器对预设列车运动学模型进行滤波生成线性化参数模型；获取当前时刻列车速度及待估计参数向量的前一时刻参数向量估计值；根据前一时刻参数向量估计值及线性化参数模型生成当前时刻列车速度估计值；根据当前时刻列车速度及当前时刻列车速度估计值利用最小二乘法生成待估参数总误差；根据第一系数向量及待估参数总误差对待估计参数向量的参数向量估计值的偏导数生成待估计参数向量的当前时刻参数向量估计值；根据当前时刻参数向量估计值实时更新列车运动学模型。本申请具有显著提高列车实际减速度控制精度的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种列车减速度闭环控制方法及系统
本专利技术涉及轨道车辆制动系统
，尤其涉及一种列车减速度闭环控制方法及系统。
技术介绍
目前国内运营的动车组或城市轨道交通列车的制动控制系统普遍开环控制模式，如图1所示，这主要是受过去轨道车辆的制动控制理论与方法的发展所限。在传统开环控制模式下，制动控制系统首先根据司机控制器或ATO(自动列车运行装置，AutomaticTrainOperation)发出的制动指令对应的制动目标减速度来计算制动缸压力，即根据目标减速度和车重计算总制动力需求，再减去牵引系统所施加的电制动力，即可计算出所需施加的空气制动力，进而折算出所需施加的制动缸压力。然后，制动控制系统再通过气制动系统内的一个内部小闭环控制实际制动缸压力达到其目标值。虽然这种控制模式能够较精确地控制制动缸压力，但制动缸压力到最终通过轮轨黏着产生列车实际减速度(如图1所示，图1中s为拉普拉斯算子)还将受到闸瓦/片摩擦系数和列车运行阻力(如坡道阻力、弯道阻力)等随着工况而变化的不确定参数的影响。传统的开环控制模式并不考虑上述不确定参数的变化，从而导致最终得到的列车实际减速度偏离其目标值，这将对列车的制动性能产生负面影响。例如，闸瓦/片摩擦系数会随各种参数(列车运行速度、夹钳夹紧力等)的变化呈现非线性变化的特点，当实际的闸瓦/片摩擦系数大于控制系统设定值时，实际的制动力将大于期望值，可能导致车轮滑行；当实际的闸瓦/片摩擦系数小于控制系统设定值时，实际的制动力将小于期望值，将导致制动距离延长。
技术实现思路
为了解决现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种列车减速度闭环控制方法及系统，本申请基于自适应参数估计理论，在计算目标制动力和目标制动缸压力前先将列车的实际制动力(包括电制动力和制动缸压力)和列车速度采集到制动控制系统中，然后根据这些力和速度的信息实时估计和更新不确定参数的影响，再根据这些估计得到的参数计算目标制动力和目标制动缸压力，在计算目标制动力和目标制动缸压力时考虑了列车制动过程中的多种不确定参数的影响，从而具有显著提高列车实际减速度控制精度的有益效果。为了实现上述目的，本专利技术提供的一种列车减速度闭环控制方法，该方法包括：利用一阶滤波器对预设的列车运动学模型进行滤波生成线性化参数模型；所述线性化参数模型包括：待估计参数向量及第一系数向量；获取当前时刻列车速度及所述待估计参数向量的前一时刻参数向量估计值；根据所述前一时刻参数向量估计值及所述线性化参数模型生成当前时刻列车速度估计值；根据所述当前时刻列车速度及所述当前时刻列车速度估计值利用最小二乘法生成待估参数总误差；根据所述第一系数向量及所述待估参数总误差对所述待估计参数向量的参数向量估计值的偏导数生成所述待估计参数向量的当前时刻参数向量估计值；根据所述当前时刻参数向量估计值实时更新所述列车运动学模型。本专利技术还提供的一种列车减速度闭环控制系统，该系统包括：线性单元，用于利用一阶滤波器对预设的列车运动学模型进行滤波生成线性化参数模型；所述线性化参数模型包括：待估计参数向量及第一系数向量；获取单元，用于获取当前时刻列车速度及所述待估计参数向量的前一时刻参数向量估计值；第一生成单元，用于根据所述前一时刻参数向量估计值及所述线性化参数模型生成当前时刻列车速度估计值；第二生成单元，用于根据所述当前时刻列车速度及所述当前时刻列车速度估计值利用最小二乘法生成速度估计误差及待估参数总误差；第三生成单元，用于根据所述第一系数向量及所述待估参数总误差对所述待估计参数向量的参数向量估计值的偏导数生成所述待估计参数向量的当前时刻参数向量估计值；更新单元，用于根据所述当前时刻参数向量估计值实时更新所述列车运动学模型。本专利技术提供的一种列车减速度闭环控制方法及系统，包括：利用一阶滤波器对预设的列车运动学模型进行滤波生成线性化参数模型；所述线性化参数模型包括：待估计参数向量及第一系数向量；获取当前时刻列车速度及所述待估计参数向量的前一时刻参数向量估计值；根据所述前一时刻参数向量估计值及所述线性化参数模型生成当前时刻列车速度估计值；根据所述当前时刻列车速度及所述当前时刻列车速度估计值利用最小二乘法生成待估参数总误差；根据所述第一系数向量及所述待估参数总误差对所述待估计参数向量的参数向量估计值的偏导数生成所述待估计参数向量的当前时刻参数向量估计值；根据所述当前时刻参数向量估计值实时更新所述列车运动学模型。本申请在计算目标制动力和目标制动缸压力时考虑了列车制动过程中的多种不确定参数的影响，从而具有显著提高列车实际减速度控制精度的有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有传统开环控制方法的控制流程示意图；图2是本申请提供的一种列车减速度闭环控制方法流程图；图3是本申请列车减速度闭环控制方法流程示意图；图4是本申请一实施例中的列车减速度闭环控制方法流程图；图5是本申请的一种列车减速度闭环控制系统的结构示意图；图6是本申请一实施例中的第二生成单元的结构示意图；图7是本申请一实施例中的第三生成单元的结构示意图；图8是本申请一实施例中的更新单元的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。关于本文中所使用的“第一”、“第二”、……等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本专利技术，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供的一种列车减速度闭环控制方法，其流程图如图2所示，该方法包括：S101：利用一阶滤波器对预设的列车运动学模型进行滤波生成线性化参数模型。其中，线性化参数模型包括：待估计参数向量及第一系数向量。S102：获取当前时刻列车速度及待估计参数向量的前一时刻参数向量估计值；S103：根据前一时刻参数向量估计值及线性化参数模型生成当前时刻列车速度估计值。S104：根据当前时刻列车速度及当前时刻列车速度估计值利用最小二乘法生成待估参数总误差。S105：根据第一系数向量及待估参数总误差对待估计参数向量的参数向量估计值的偏导数生成待估计参数向量的当前时刻参数向量估计值。S106：根据当前时刻参数向量估计值实时更新列车运动学模型。由图2所示的流程可知，本申请基于自适应参数估计理论，在计算目标制动力和目标制动缸压力前先将列车的实际制动力(包括电制动力和制动缸压力)和列车速度采集到制动控制系统中，然后根据这些力和速度的信息通过自适应参数估计器实时估计和更新不确定参数的影响，再用这些估计得到的参数计算目标制动力和目标制动缸压力。在估计不确定参数时并非本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种列车减速度闭环控制方法，其特征在于，包括：利用一阶滤波器对预设的列车运动学模型进行滤波生成线性化参数模型；所述线性化参数模型包括：待估计参数向量及第一系数向量；获取当前时刻列车速度及所述待估计参数向量的前一时刻参数向量估计值；根据所述前一时刻参数向量估计值及所述线性化参数模型生成当前时刻列车速度估计值；根据所述当前时刻列车速度及所述当前时刻列车速度估计值利用最小二乘法生成待估参数总误差；根据所述第一系数向量及所述待估参数总误差对所述待估计参数向量的参数向量估计值的偏导数生成所述待估计参数向量的当前时刻参数向量估计值；根据所述当前时刻参数向量估计值实时更新所述列车运动学模型。

【技术特征摘要】
1.一种列车减速度闭环控制方法，其特征在于，包括：利用一阶滤波器对预设的列车运动学模型进行滤波生成线性化参数模型；所述线性化参数模型包括：待估计参数向量及第一系数向量；获取当前时刻列车速度及所述待估计参数向量的前一时刻参数向量估计值；根据所述前一时刻参数向量估计值及所述线性化参数模型生成当前时刻列车速度估计值；根据所述当前时刻列车速度及所述当前时刻列车速度估计值利用最小二乘法生成待估参数总误差；根据所述第一系数向量及所述待估参数总误差对所述待估计参数向量的参数向量估计值的偏导数生成所述待估计参数向量的当前时刻参数向量估计值；根据所述当前时刻参数向量估计值实时更新所述列车运动学模型。2.根据权利要求1所述的列车减速度闭环控制方法，其特征在于，所述待估计参数向量包括：第一估计参数及第二估计参数。3.根据权利要求2所述的列车减速度闭环控制方法，其特征在于，所述列车运动学模型具体为：其中，v为列车速度，为列车速度的导数，Fdrag为列车运行阻力，f为闸瓦摩擦系数，α＝Fdrag/M为表示列车运行阻力Fdrag的影响的所述第一估计参数，ξ＝f/M为表示闸瓦摩擦系数f的影响的所述第二估计参数，M为列车总制动质量，Fclamp为列车所有施加气制动的夹钳的夹紧力之和，Fele为列车总电制动力。4.根据权利要求3所述的列车减速度闭环控制方法，其特征在于，所述线性化参数模型具体为：其中，v为列车速度，第一系数向量WT为W的转置，Fclamp为列车所有施加气制动的夹钳的夹紧力之和，待估计参数向量σ＝[αξ]T，α为第一估计参数，ξ为第二估计参数，v(0)为列车开始制动的t＝0时刻的初始速度，λ为所述一阶滤波器的转折频率，t为时间变量，r为积分变量，Fele为列车总电制动力。5.根据权利要求1所述的列车减速度闭环控制方法，其特征在于，所述根据所述当前时刻列车速度及所述当前时刻列车速度估计值利用最小二乘法生成待估参数总误差，包括：根据所述当前时刻列车速度及所述当前时刻列车速度估计值生成速度估计误差；根据所述速度估计误差利用最小二乘法生成待估参数总误差。6.根据权利要求5所述的列车减速度闭环控制方法，其特征在于，所述速度估计误差ε具体为：其中，vt为t时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗卓军，曹宏发，章阳，安志鹏，程宏明，齐政亮，
申请(专利权)人：中国铁路总公司，中国铁道科学研究院集团有限公司，北京纵横机电技术开发公司，中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11