[发明专利]一种列车容错控制方法

说明书

本发明提供了一种列车容错控制方法：基于多质点模型进行列车纵向运动受力分析，以每一车厢的实时位移和实时速度为状态变量，建立执行器故障下的列车非线性状态空间表达式；构造T‑S模糊规则，建立列车T‑S模糊控制系统表达式；设计扰动观测器，补偿可建模干扰对列车驾驶性能的影响，建立干扰误差状态空间表达式；构造候选子李雅普诺夫函数，运用线性矩阵不等式求解干扰观测器增益系数；基于列车运行参考轨迹定义列车运行位移跟踪误差和速度跟踪误差，基于T‑S模糊逻辑和分离原理设计列车运行容错控制方法；构造总系统的候选李雅普诺夫函数验证系统稳定性，运用线性矩阵不等式求解控制器增益系数，确保列车发生执行器故障时仍能维持期望的性能安全运行。

技术领域

本发明属于列车驾驶技术领域，具体是涉及一种列车容错控制方法。

背景技术

近年来，随着我国列车，尤其是高速列车的迅猛发展，列车驾驶技术的提高引起了国内外学者们的广泛关注。模型精确性是影响列车驾驶性能的关键因素之一。现有研究大多针对列车单质点模型或多质点模型展开研究。其中，单质点模型将列车作为一个整体进行研究，忽略相邻车厢之间的作用力，结构简单；多质点模型将列车中的每一个车厢作为一个质点分别展开研究，考虑了相邻车厢之间的作用力，结构较为复杂。

但是，这些针对单质点或多质点模型展开的研究中，其模型的建立较为单一，不能同时考虑多种因素对建模精确度的影响。

基于此，本发明利用T-S模糊逻辑进行列车运行动力学建模，提出一种基于T-S模糊逻辑的列车容错控制方法，有效解决了执行器故障和外部干扰对列车运行建模和驾驶性能的影响，确保列车在发生执行器故障时，仍能维持期望的性能安全运行。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明提供一种列车容错控制方法，以解决执行器故障、基本运行阻力、外部干扰、相邻车厢作用力等对列车驾驶性能的影响的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种列车容错控制方法，所述方法包括如下步骤：

S1、基于多质点模型进行列车纵向运动受力分析，以每一车厢的实时位移和实时速度为状态变量，建立执行器故障下的列车非线性状态空间表达式；

S2、构造T-S模糊规则，建立列车T-S模糊控制系统表达式；

S3、设计扰动观测器，补偿可建模干扰对列车驾驶性能的影响，建立干扰误差状态空间表达式；

S4、构造候选子李雅普诺夫函数，运用线性矩阵不等式求解干扰观测器增益系数；

S5、基于列车运行参考轨迹定义列车运行位移跟踪误差和速度跟踪误差，基于T-S模糊逻辑和分离原理设计列车运行容错控制方法；

S6、构造总系统的候选李雅普诺夫函数验证系统稳定性，运用线性矩阵不等式求解控制器增益系数，确保所设计控制方法作用下，列车在发生执行器故障时仍能维持期望的性能安全运行。

如上所述的列车容错控制方法，所述步骤S1包括如下步骤：

S1.1、基于多质点模型进行列车纵向运动受力分析：