[发明专利]一种高铁牵引整流器的复合故障估计与容错控制方法

摘要

本发明公开了一种高铁牵引整流器的复合故障估计与容错控制方法，属于故障诊断与容错控制技术领域，以使得高维整流器故障模型存在变参数耦合不确定情况下，高速铁路列车的整流器复合故障估计和容错控制方法仍然能够在微秒级诊断时间内准确估计出故障，并提高系统的功能自愈合能力。该方法包括如下步骤：第一步：通过复合故障等价空间变换，建立降维复合故障演化模型；第二步：采用基于稳定滤波器的最小二乘法来辨识模型参数；第三步：依据解耦分析、前馈补偿等策略建立整流器闭环故障估计模型；第四步：建立多变量动态补偿器来改善整流器故障状态下的鲁棒性，据此设计模型参考自适应控制器来保证系统具有全局一致快速收敛特性。

主权项

1.一种高铁牵引整流器的复合故障估计与容错控制方法，其特征是，建立整流器系统复合故障的多变量演化模型，采用基于稳定滤波器的最小二乘法来动态辨识模型参数，根据所述模型参数设计前馈补偿器解耦多变量复合故障模型；设计比例‑积分鲁棒闭环故障观测器来解决复合故障检测灵敏性和干扰抑制问题，提高系统的容错控制性能；通过设计全局渐进稳定收敛律，基于多变量动态补偿器的模型参考自适应控制提高系统的容错控制性能；所述方法包含以下步骤：步骤一，从牵引整流器复合故障具有等价空间的原理出发，引入单一故障演化因子来描述整流器系统高维演化动态，建立描述牵引整流器系统复合故障特性、干扰特性和结构损伤的降维模型；步骤二，采用基于稳定滤波器的最小二乘法来动态辨识所述模型参数，得到确定的多变量故障模型；并根据已经辨识的模型参数，通过相对增益阵列理论解耦所述多变量复合故障模型，设计前馈补偿器实现闭环系统故障检测前的稳定性；步骤三，设计多目标比例‑积分鲁棒闭环故障观测器，实现牵引整流器复合故障微秒级的诊断和对干扰抑制；步骤四，结合系统估计和系统控制之间的对偶性原理，设计鲁棒动态补偿器来提高系统容错能力，设计状态反馈模型参考自适应控制来应对故障系统的不确定性；所述多变量复合故障的多变量演化模型为：式中，状态变量x＝[i_C V_dc]为包含网侧电流i_c和直流侧电压V_dc；联合控制输入变量u＝[i_ld V_g]定义为负载电流i_ld和网侧电压V_g；多变量控制环路输出为y＝[i_C V_dc]；A(ξ)代表降维的参数化系统矩阵，ξ(0≤ξ≤1)为故障演化因子；B为输入矩阵，C为输出矩阵；f＝[f₁ f₂]为耦合的网侧电压和负载电流故障，t_f为未知故障发生时间，代表可恢复故障的时间轮廓；w为能量有界的谐波干扰，D₁和D₂分别代表扰动矩阵。