[发明专利]列车牵引制动系统时间滞后特性的补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轨道交通技术，尤其是一种轨道交通牵引制动控制技术，具体地说是一种列车牵引制动系统时间滞后特性的补偿方法。

背景技术

目前，列车自动驾驶系统ATO（Automatic Train Operation）是提高地铁列车高效运行的关键设备之一。但ATO控制命令下达后其控制作用不能被实时反映，存在一定的滞后。该滞后特性对控制系统的控制性能极为不利，它使系统的稳定性降低，过渡过程特性变坏。为做到ATO精确控车，必须先补偿该时间滞后性产生的影响。时间滞后补偿的方法主要有PID控制、内模控制、大林控制偿等，但它们均存在灵活性不高，精度较差、控制复杂等一系列问题。由于列车牵引制动系统的纯滞后时间τ与惯性时间常数T之比，即τ/T≥0.5，甚至τ/T≥1，因此采用Smith预估控制具有较好的补偿效果，但据申请人所知，目前尚无一个行之有效的Smith预估控制法可供使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的补偿方法存在灵活性差的问题，发明一种灵活方便、基于Smith预判控制技术的列车牵引制动系统时间滞后特性的补偿方法。

本发明的技术方案是：

一种列车牵引制动系统时间滞后特性的补偿方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，设立一个列车牵引制动系统特性分析模块；

其次，利用列车牵引制动系统特性分析模块获得具体的时间滞后性参数值；

第三，根据所获得的参数值建立列车牵引制动系统各环节的时间滞后特性传递函数；

第四，根据所得的传递函数得到列车实际速度与牵引/制动力之间的传递函数；

第五，将所获得的传递函数作为Smith预估补偿方法的输入值进行补偿量计算，获得预估补偿后的速度；

最后，用所获得的预估补偿后的速度代替当前周期列车速度作为输入，减小甚至消除列车牵引/制动系统的时间滞后性给ATO控车带来的影响，提高可控性。

所述的传递函数包括：

（1）系统指令传输形成的纯滞后特性传递函数：G₁(s)=e^-τs；

（2）牵引力或制动力不能瞬间达到指令所要求值形成的惯性传递函数：G2(s)11+Ts;]]>

（3）加速度与速度之间的物理关系形成的传递函数：

式中T——惯性迟延时间；τ——纯滞后时间。

所述的列车实际速度与牵引/制动力之间的传递函数：

G(s)=G1(s)G2(s)G3(s)=e-τss(1+Ts).]]>

式中T——惯性迟延时间；τ——纯滞后时间。

本发明的有益效果：

本发明采用Smith预估控制方法补偿列车牵引制动系统的纯滞后特性和惯性特性，提高了列车自动驾驶系统控车的准确性。