[发明专利]基于非线性滤波的抗蛇行减震器性能参数及故障辨识方法

说明书

本发明公开一种基于非线性滤波的抗蛇行减震器性能参数及故障辨识方法，包括如下步骤：S1、建立车辆悬挂系统横向动力学模型；S2、根据车辆悬挂系统横向动力学模型，建立悬挂系统的离散状态方程和离散观测方程；S3、根据悬挂系统的离散状态方程和离散观测方程，基于边缘化粒子滤波算法对悬挂系统的抗蛇行减震器进行性能参数辨识和故障辨识。本发明缩小了模型与实际运营的高速列车实际参数间的差异，提高了辨识结果的准确性。

技术领域

本发明涉及高速列车悬挂系统故障辨识领域。更具体地，涉及一种基于非线性滤波的抗蛇行减震器性能参数及故障辨识方法。

背景技术

铁路是国民经济发展的大动脉，是实现国家现代化建设的重要支撑。高速铁路作为一种安全、高速、舒适的交通运输方式，对国家经济社会的发展起到巨大的推动作用。2016年，调整后的《中长期铁路网规划》明确提出建设以“八纵八横”主通道为骨架、区域连接线衔接、城际铁路补充的高速铁路网。高速铁路运输在我国交通运输尤其是铁路运输中的地位变得越来越重要。安全性是高速铁路的核心竞争力，保障高速列车的安全运行不仅关系到乘客的生命安全，更会对我国高速铁路的发展和走出国门产生深远的影响。此外，随着我国高速铁路的快速发展，大量高速列车投入运营，由此产生的一系列维修保养问题亟待解决。

作为保障高速列车安全运行的关键设备，抗蛇行减震器能够有效抑制车辆的蛇行运动，对车辆运行的横向稳定性非常重要。现有的抗蛇行减震器性能参数及故障辨识方法仅通过间接分析车辆振动数据判断零部件的故障状态，容易受到采集设备、数据处理方法和耦合故障的影响，辨识效率较低。

因此，需要提供一种直接对抗蛇行减震器的性能参数进行辨识并基于性能参数辨识结果对抗蛇行减震器的故障进行辨识的基于非线性滤波的抗蛇行减震器性能参数及故障辨识方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非线性滤波的抗蛇行减震器性能参数及故障辨识方法，解决现有的高速列车悬挂系统性能参数及故障辨识普遍采用半车模型进行算法研究，模型简化程度较高，与实际情况差别较大的问题，缩小模型与实际运营的高速列车间的差异，提高辨识结果的准确性。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于非线性滤波的抗蛇行减震器性能参数及故障辨识方法，包括如下步骤：

S1、建立车辆悬挂系统横向动力学模型；

S2、根据车辆悬挂系统横向动力学模型，建立悬挂系统的离散状态方程和离散观测方程；

S3、根据悬挂系统的离散状态方程和离散观测方程，基于边缘化粒子滤波算法对悬挂系统的抗蛇行减震器进行性能参数辨识和故障辨识。

优选地，步骤S2中，

悬挂系统的离散状态方程为：

x_k+1＝Ax_k+Bu_k+Ew_k

其中，x_k为第k个采样点的状态变量,u_k为第k个采样点的系统输入，w_k为第k个采样点的过程噪声，离散状态方程中悬挂系统矩阵离散状态方程中过程噪声矩阵和为连续状态方程中悬挂系统矩阵，为连续状态方程中过程噪声矩阵；

悬挂系统的离散观测方程为：

y_k＝Cx_k+Du_k+Fv_k

其中，离散状态方程中悬挂系统矩阵和为连续状态方程中悬挂系统矩阵，离散状态方程中观测噪声矩阵为连续状态方程中观测噪声矩阵，v_k为第k个采样点的观测噪声。

优选地，步骤S3的具体过程为：