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题名计及一个单元动力完全缺失的动车组自动驾驶跟踪控制
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作者
李茂青
王元
周怀庆
高云波
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机构
兰州交通大学自动化与电气工程学院
中国铁路兰州局集团有限公司兰州电务段
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出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第4期1480-1491,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52162050,61164010)。
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文摘
在动车组运行过程中,牵引/制动系统起着至关重要的作用。中途若其某个动力单元的牵引/制动相关设备发生故障,此时采取应急措施需要切除该单元牵引/制动力,会导致单元动力的完全缺失。对于多质点模型动车组而言,该系统就会变为具有强耦合的欠驱动系统。为解决上述故障下动车组的安全运行与精准停车控制问题,考虑将受控拉格朗日法进行扩展,设计一种可用于实现单欠驱动度动车组自动驾驶功能的跟踪控制器,从而达到容错控制的目的。首先,根据控制目标构造出期望的受控系统能量及拉格朗日函数,以此来导出原始动车组系统与受控系统相等价的匹配条件与显式匹配控制器的表示形式。其次,通过求解匹配条件得到故障动车组系统所需的具体匹配控制器。然后,直接选取受控系统能量作为Lyapunov函数,并利用LaSalle不变原理证明闭环系统的渐近稳定性。由于故障动力单元的期望轨迹需满足期望轨迹匹配条件,所以利用数值分析得到故障单元的期望轨迹是该控制器设计的一个特点。最后,选取CR400BF型高速列车作为研究对象对所提控制器进行仿真分析。仿真结果表明:基于受控拉格朗日函数法的跟踪控制器通过协调列车各正常动力单元的车间耦合作用力对故障动力单元间接施加控制,能够使各动力单元对期望位移与速度实现稳定跟踪,满足精准停车的性能要求,有利于保证故障列车运行过程中的平稳性并提高乘客舒适度。
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关键词
多质点模型
动力完全缺失
欠驱动跟踪控制
受控拉格朗日函数法
精准停车
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Keywords
a multi-particle model
complete lack of power
tracking control for underactuation
controlled lagrangians
precise stopping
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分类号
U284.1
[交通运输工程—交通信息工程及控制]
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