[发明专利]一种针对列车执行器失效故障的自适应反步容错控制方法

说明书

本发明公开一种针对列车执行器失效故障的自适应反步容错控制方法，所述方法包括：S1：对列车进行受力分析，建立列车执行器失效故障下的列车纵向运动动力方程；S2：通过引入误差变量得到列车纵向运动的闭环系统动态方程；S3：引入神经网络未知有界函数得到修正闭环系统动态方程；S4：根据修正闭环系统动态方程设计列车运动控制器，本发明能够有效补偿执行器失效故障对列车期望跟踪系统的影响、能够有效衰减或去除附加阻力对列车系统的影响，有效确保列车运行过程中具有良好的位置跟踪性能和速度跟踪性能，提高列车系统的安全性和可靠性。

技术领域

本发明涉及列车控制技术领域。更具体地，涉及一种针对列车执行器失效故障的自适应反步容错控制方法。

背景技术

现代系统正朝着大规模、复杂化的方向发展，但在现代系统中，故障的发生是不可避免的，一旦发生故障，将会造成巨大的人身和财产安全，威胁社会的稳定和国家的进步。列车系统具有大速度、大密度、大客流等特点，是目前重要的大型地面运输系统。在列车系统运行过程中发生的故障将直接危及旅客的生命及财产安全，保证列车系统的安全运行至关重要。

提高列车的可靠性和安全性是十分迫切和必要的，而容错控制提供了一条提高系统可靠度和安全性的新途径。容错控制思想至今已有四十多年的历史，但是，容错控制在列车上的应用是比较少的。列车容错控制算法研究是非常有益的，属于列车运行安全的关键性基础研究，能够有效降低故障危害、提高列车运行的安全性和可靠性，为维持稳定可靠的运行性能提供理论和技术支撑，能够有效保证列车的安全运行。

因此，需要提供一种针对列车执行器失效故障的自适应反步容错控制方法，提高列车运行的可靠性和安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对列车执行器失效故障的自适应反步容错控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

本发明公开了一种针对列车执行器失效故障的自适应反步容错控制方法，所述方法包括：

S1：对列车进行受力分析，建立列车执行器失效故障下的列车纵向运动动力方程；

S2：通过引入误差变量得到列车纵向运动的闭环系统动态方程；

S3：引入神经网络未知有界函数得到修正闭环系统动态方程；

S4：根据修正闭环系统动态方程设计列车运动控制器。

优选地，所述S1中列车纵向运动动力方程为

其中，t∈[0,T^*]，T^*是列车运行时间；s(t)是列车从0至t时刻的实际位移；m是列车的总质量；v(t)和分别表示列车t时刻的实际速度和实际加速度；c_o、c_v和c_a分别是大于0的戴维斯系数；f_r0(t)是列车t时刻的未知有界的附加阻力；ρ代表执行器的失效故障因子，满足ρ∈[0,1)，ρ＝0代表列车正常运行；u₀(t)是列车t时刻的牵引力或制动力。

优选地，所述S2包括：

S21：引入误差变量z₁、z₂：

其中，x_r(t)和分别为列车运行的期望位移和期望速度；α₁为虚拟控制律；s(t)是列车从0至t时刻的实际位移；v(t)表示列车t时刻的实际速度；

通过设计候选李雅普诺夫函数求得α₁为

α₁＝-c₁z₁