[发明专利]ATO控制的高速列车制动系统间歇故障检测方法及系统

权利要求书

1.一种自动列车运行装置控制的高速列车制动系统间歇故障检测方法，包括以下步骤：

建立高速列车制动系统在间歇故障影响下的线性逼近模型；

基于所述线性逼近模型，针对制动系统执行器间歇故障构建所述制动系统的标量残差生成器；

基于所述标量残差生成器生成检测信号，并利用所述检测信号进行假设检验以对所述制动系统进行间歇故障检测,

构建所述标量残差生成器进一步包括：

基于所述线性逼近模型，构造多个虚拟执行器通道其中，为第α个方向的虚拟执行器通道，α≤n-1，n为系统维数，使得dim(S^*)＝n-1,且其中，Im(·)表示象空间，inf(·)表示空间下界，α、n、i为整数；

基于所述虚拟执行器通道和所述线性逼近模型建立与过程噪声解耦的标量残差生成器：

r(t)＝Mω(t)-Hy(t)+Ku(t)

其中，ω(t)、r(t)分别为标量残差生成器的状态变量和输出变量，u(t)、y(t)分别为制动系统的实际输入变量和实际输出变量，通过几何方法计算得到参数J、G、M、H和K，λ为设定的标量残差生成器的极点。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，建立所述线性逼近模型包括：

建立制动系统的非线性制动方程；

对所述非线性制动方程线性化处理并结合测量方程建立中间模型；

将间歇故障信号引入所述中间模型以建立所述线性逼近模型。

3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，采用二阶帕德逼近法将所述非线性制动方程处理为线性制动方程。

4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，建立所述线性逼近模型进一步包括：

将过程噪声引入制动系统以建立带有过程噪声的线性制动方程、将测量误差引入所述测量方程以建立带有测量噪声的中间模型；

y(t)＝Cx(t)+η(t)

将间歇故障引入所述中间模型以得到所述线性逼近模型：

y(t)＝Cx(t)+η(t)

其中，x(t)为状态参量，A为系统矩阵，u(t)为输入量，B为输入矩阵，w(t)为外部因素引起的附加加速度，E为附加加速度输入矩阵，y(t)为输出量，η(t)为测量误差，C为输出矩阵，F(t)为间歇故障信号。

5.如权利要求1-4中任一项所述的检测方法，其特征在于，通过几何方法计算得到参数J、G、M、H和K进一步包括：

(a、计算制动系统的包含的(C，A)条件不变子空间算法如下：

(b、计算包含的(C，A)不可观测性子空间算法如下：

并判断是否成立，若成立，则所述残差生成器存在；

(c、计算正则映射

(d、计算满足的矩阵D；

(e、计算商空间上的诱导映射A₀；

(f、利用计算矩阵H；

(g、利用MP＝HC计算矩阵M；

(h、利用G＝PB计算矩阵G；

(i、计算K＝0，其中0为适当维数的零矩阵；

(j、设定λ，根据λ＝A₀+D₁M计算D₁，基于J＝PD+D₁H计算J。

6.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，基于所述残差生成器生成检测信号包括：

利用制动系统的实际输入信号和实际输出信号，通过所述标量残差生成器产生标量残差信号r(t)；

设定滑动时间窗口Δt＜δ，δ表示间歇故障的最小持续/间隔时间，并基于所述残差生成器生成检测信号