[发明专利]一种用于列车ATO系统的鲁棒非奇异终端滑模控制方法

摘要

本发明公开一种用于列车ATO系统的鲁棒非奇异终端滑模控制方法，包括：S1、分析列车纵向运动进行受力情况，建立包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程；S2、定义位置跟踪误差、速度跟踪误差和加速度跟踪误差，构造非奇异终端滑模面；S3、设计非奇异终端滑模面的控制策略；S4、将非奇异终端滑模面、非奇异终端滑模面的控制策略代入包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程，得到非奇异终端滑模闭环控制方程，利用非奇异终端滑模闭环控制方程进行用于列车ATO系统的鲁棒非奇异终端滑模控制。本发明可应用在列车ATO系统使列车ATO系统的位置速度的跟踪误差能在有限时间内到达滑动表面，且在有限时间内收敛到零。

主权项

1.一种用于列车ATO系统的鲁棒非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、分析列车纵向运动进行受力情况，建立包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程；S2、定义位置跟踪误差、速度跟踪误差和加速度跟踪误差，构造非奇异终端滑模面；S3、设计非奇异终端滑模面的控制策略；S4、将非奇异终端滑模面、非奇异终端滑模面的控制策略代入包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程，得到非奇异终端滑模闭环控制方程，利用非奇异终端滑模闭环控制方程进行用于列车ATO系统的鲁棒非奇异终端滑模控制；步骤S1中建立的建立包含未知参数、不确定性和外部干扰的列车纵向运动动力方程为：其中，m为未知的列车总质量；为列车的速度；为列车的加速度；u为未知的列车所需的纵向控制力；c₀、c_v和c_a为未知的戴维方程的系数；θ为列车运行轨道的坡度；且满足d表示外部干扰，Δm、Δc_a、Δc_v和Δc_o分别表示m，c_a，c_v和c_o的不确定性，b₀>0，b₁>0，b₂>0，b₃>0且b₀、b₁、b₂和b₃均是未知参数；步骤S2的具体过程为：定义位置误差、速度误差和加速度误差为：e＝x‑x_r其中，x_r、和分别为列车运行的期望位置、期望速度和期望加速度；设计非奇异终端滑模面：其中，β为待设计的正参数；p和q分别为正奇数，且满足步骤S3的具体过程为：设计非奇异终端滑模面的控制策略：u＝u₁+u₂+u₃+u₄其中，和分别为未知参数co、c_υ、c_a和m的估计值；k_s1为待设计的正常数；的定义为：其中，δ₁＞0；sign(s)的定义为：其中，δ₂＞0；定义则根据sign(s)的定义，若|s|＞δ₂，则若|s|≤δ₂，则根据的定义，若则若则