一种基于改进滑模极值搜索算法的列车黏着控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进滑模极值搜索算法的列车黏着控制方法。本发明专利技术分析了SMESC中增益参数与稳态振幅间的数学关系以及辅助函数斜率与收敛性的联系，利用参数时变的改进滑模极值搜索控制算法，解决了现有技术中列车的最佳黏着工作点追踪过程中存在稳态振荡、收敛速度慢问题。并引入了基于粒子群算法的阻力参数估计，解决了行驶阻力参数难获取的问题。本发明专利技术在增加算法复杂度的前提下，有效的避免了常规SMESC的稳态抖振，提升了最优蠕滑速度搜索的收敛性，也提高了牵引电机输出转矩的控制精度和转矩平滑度。制精度和转矩平滑度。制精度和转矩平滑度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进滑模极值搜索算法的列车黏着控制方法


本专利技术涉及列车黏着控制
，更具体地，涉及一种基于改进滑模极值搜索算法的列车黏着控制方法。

技术介绍

[0002]黏着控制系统在改善货运列车牵引性能方面发挥着重要作用。大量研究表明，车轮和铁轨之间的黏着因数与蠕滑速度有关，车辆发挥当前轨面条件下最大牵引力的前提是蠕滑速度能控制在最优黏着工作点。而最优蠕滑速度并非固定值，人为给定并不符合实际工况。为了获得最优的蠕滑速度和最佳的牵引性能，通常结合极值搜索算法来设计寻优控制策略。
[0003]如CN201910164540.6一种基于最优滑移率的列车防滑控制方法及其控制装置中公开基于黏着系数和滑移率之间的非线性关系采用扰动极值算法计算出最优滑移率，以及基于当前机车速度以及轮对速度计算出实际滑移率。常用的极值搜索方法除了单参数扰动极值搜索，还有滑模极值搜索（SMESC），其中滑模极值搜索由于参数结构简单、鲁棒性强被引入黏着性能求解问题中。
[0004]在实际牵引系统中，最优蠕滑速度被作为黏着控制的目标信号，其稳态振荡对行车的安全性与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进滑模极值搜索算法的列车黏着控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.建立列车的车体运动方程和车轮动态模型；S2.设计观测器对黏着因数进行估计，黏着因数全维状态观测器为：其中，；；；；；；；L为观测器增益矩阵，；利用极点配置，得到观测结果为：利用极点配置，得到观测结果为：；然后引入粒子群算法针对行车阻力参数进行估计；S3.设计滑模极值搜索算法，进行最优蠕滑速度搜索；S31.定义滑模函数为：切换函数为：则子切换函数对应的滑模面为；S32.将滑模函数分为到达段、滑动段、稳态段，对三个阶段进行收敛性分析：在中，（1）在到达段：取Lyapunov函数为，可推出其中，，根据Young不等式，进一步转化为：
设初始状态有，滑模面到达状态有，则处理可得求解可得因此系统变量可在有限时间收敛至滑模面；（2）在滑动段：滑模面的动态方程为：系统状态达到滑模面后有，整理式(30)移项可得其中；设蠕滑速度极值点为，则有以下方程成立系统变量被迫以速度向极大值收敛；（3）在稳态段：根据黏着特性可知一旦越过黏着峰值点，黏着曲线则呈现下降趋势，此时，结合式（31）可知此阶段，因而，上式本质上是；而极值搜索在系统状态脱离滑模面后会迫使其再度进入到达阶段，此过程有，因此在稳态段，滑模极值搜索的输出会在之间振荡；同理，得到（2n+1）β阶段的收敛性分析；S4.设计控制律，通过最优蠕滑速度跟踪实现车辆的黏着控制。2.根据权利要求1所述基于改进滑模极值搜索算法的列车黏着控制方法，其特征在于，
S1中所述车体运动方程和车轮动态模型为：S1中所述车体运动方程和车轮动态模型为：S1中所述车体运动方程和车轮动态模型为：S1中所述车体运动方程和车轮动态模型为：其中，M为整车质量；为车体速度；为车轮线速度；为电机转动惯量；是车轮角速度；是车轮半径；是牵引电机的输出转矩；是期望的牵引电机转矩；是列车的负载转矩；是车辆的黏着力；是车辆的行驶...

【专利技术属性】
技术研发人员：程翔，石中华，谭岳明，吴家仪，张昌凡，汤梦姣，刘鸣春，李小霞，
申请(专利权)人：湖南铁道职业技术学院，
类型：发明
国别省市：