[发明专利]用于列车ATO系统的鲁棒自适应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系统的鲁棒自适应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、设计各未知参数估计值的自适应律和非奇异终端滑模面的控制策略；S4、将非奇异终端滑模面、各未知参数估计值的自适应律和非奇异终端滑模面的控制策略代入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控制。本发明可使列车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系统的鲁棒自适应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、设计各未知参数估计值的自适应律和非奇异终端滑模面的控制策略；S4、将非奇异终端滑模面、各未知参数估计值的自适应律和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系统的鲁棒自适应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Δco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：设计各未知参数估计值的自适应律：其中，k_m、k_o、k_v和k_a均为待设计的正参数；设计非奇异终端滑模面的控制策略：u＝u₁+u₂+u₃+u₄其中，k_s2为待设计的正常数；和分别为未知参数c_o、c_υ、c_a和m的估计值；