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基于快速自适应超螺旋算法的高速列车最优黏着控制
被引量：
8
1
作者
李中奇
张俊豪
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期2143-2150,共8页
为解决轨面状态变化时列车牵引/制动力得不到有效发挥的问题,考虑轮轨间黏着状态具有较强的非线性和时变性,设计一种快速自适应超螺旋(FAST)滑模控制器。根据轮轨黏着机制和列车运行原理建立列车模型,对不同轨面下黏着特性曲线进行研究...
为解决轨面状态变化时列车牵引/制动力得不到有效发挥的问题,考虑轮轨间黏着状态具有较强的非线性和时变性,设计一种快速自适应超螺旋(FAST)滑模控制器。根据轮轨黏着机制和列车运行原理建立列车模型,对不同轨面下黏着特性曲线进行研究。使用全维状态观测器对负载转矩进行观测,并计算获取当前轨面黏着系数。在此基础上,利用滑模极值算法动态搜索当前轨面最佳蠕滑速度。采用快速自适应超螺旋算法设计的滑模控制器控制牵引电机转矩,使列车蠕滑速度稳定跟踪于当前轨面最佳蠕滑速度处。利用MATLAB软件对FAST滑模控制器设计的列车运行控制系统进行仿真,将其与采用超螺旋滑模控制器和标准滑模控制器的仿真结果进行对比。研究结果表明,FAST算法将系统稳定时间缩短至5 s,收敛速度加快。不同轨面搜索到的蠕滑速度稳定在最优阈值1.4~1.5 m/s之间,轨面变化时,转矩变化趋势与轨面变化趋势一致,数值分别稳定在67200和32720左右。在模型中加入干扰后,系统能快速稳定,转矩相对误差处于±0.05%,控制器有较强鲁棒性。由此可知,快速自适应超螺旋算法实现了对不同轨面下的列车最佳蠕滑速度的快速跟踪,充分利用了当前轨面的最大黏着系数,极大发挥了列车牵引/制动力,实现了高速列车的最优黏着控制。
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关键词
快速
自适应
超螺旋
算法
最佳蠕滑速度
最优黏着控制
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职称材料
基于自适应扰动观测器的电磁直线驱动器改进滑模控制
2
作者
高仁璟
王赓
《电机与控制学报》
北大核心
2025年第5期64-75,共12页
针对因参数摄动和外部扰动等因素直接作用导致电磁直线驱动器控制性能恶化的问题,提出一种自适应扰动观测器与改进的超螺旋全局快速终端滑模控制相结合的复合控制方法。为提高系统抗干扰能力,避免控制律使用高增益反馈,设计自适应滑模...
针对因参数摄动和外部扰动等因素直接作用导致电磁直线驱动器控制性能恶化的问题,提出一种自适应扰动观测器与改进的超螺旋全局快速终端滑模控制相结合的复合控制方法。为提高系统抗干扰能力,避免控制律使用高增益反馈,设计自适应滑模扰动观测器对系统扰动等不确定性因素进行观测与自适应前馈补偿。为保证系统的有限时间收敛性,基于改进的全局快速终端滑模面设计等效控制部分,并引入改进的快速超螺旋算法作为趋近阶段的切换控制律,以进一步提升收敛速度并削弱抖振的影响。利用Lyapunov定理证明闭环系统的稳定性,并通过仿真和试验验证控制方法的有效性。结果表明,所提出的控制方法具有增强系统鲁棒性、避免参数增益选择保守性的优势,能够实现对非线性时变扰动的自适应观测补偿,保证误差在有限时间内更快收敛的同时有效抑制抖振。
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关键词
电磁直线驱动器
自适应滑模扰动观测器
全局
快速
终端滑模
快速超螺旋算法
运动控制
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职称材料
永磁同步电动机无位置传感器全速域控制仿真实验设计
3
作者
蒋俊杰
张厚升
+3 位作者
邢雪宁
赵翔宇
王傲
靳舵
《实验室研究与探索》
CAS
北大核心
2024年第7期6-11,共6页
为了解决现有永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器控制方法存在的位置估计精度低、各速域切换不平稳问题,提出了一种全速域复合控制策略。在低速域采用脉振高频电压注入法获取准确的转子位置。在中高速域采用基于快速超螺旋滑模(FSTSM)算...
为了解决现有永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器控制方法存在的位置估计精度低、各速域切换不平稳问题,提出了一种全速域复合控制策略。在低速域采用脉振高频电压注入法获取准确的转子位置。在中高速域采用基于快速超螺旋滑模(FSTSM)算法的模型参考自适应系统(MRAS)无传感器控制方法,通过增加反馈校正环节加快误差的收敛;采用FSTSM算法替代比例-积分(PI)环节,并引入双曲正切函数代替FSTSM算法中的符号函数。仿真实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。
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关键词
永磁同步电动机
全速域
脉振高频电压注入
模型参考自适应系统
快速
超螺旋
滑模
算法
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职称材料
题名
基于快速自适应超螺旋算法的高速列车最优黏着控制
被引量：
8
1
作者
李中奇
张俊豪
机构
华东交通大学电气与自动化工程学院
华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期2143-2150,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(52162048)。
文摘
为解决轨面状态变化时列车牵引/制动力得不到有效发挥的问题,考虑轮轨间黏着状态具有较强的非线性和时变性,设计一种快速自适应超螺旋(FAST)滑模控制器。根据轮轨黏着机制和列车运行原理建立列车模型,对不同轨面下黏着特性曲线进行研究。使用全维状态观测器对负载转矩进行观测,并计算获取当前轨面黏着系数。在此基础上,利用滑模极值算法动态搜索当前轨面最佳蠕滑速度。采用快速自适应超螺旋算法设计的滑模控制器控制牵引电机转矩,使列车蠕滑速度稳定跟踪于当前轨面最佳蠕滑速度处。利用MATLAB软件对FAST滑模控制器设计的列车运行控制系统进行仿真,将其与采用超螺旋滑模控制器和标准滑模控制器的仿真结果进行对比。研究结果表明,FAST算法将系统稳定时间缩短至5 s,收敛速度加快。不同轨面搜索到的蠕滑速度稳定在最优阈值1.4~1.5 m/s之间,轨面变化时,转矩变化趋势与轨面变化趋势一致,数值分别稳定在67200和32720左右。在模型中加入干扰后,系统能快速稳定,转矩相对误差处于±0.05%,控制器有较强鲁棒性。由此可知,快速自适应超螺旋算法实现了对不同轨面下的列车最佳蠕滑速度的快速跟踪,充分利用了当前轨面的最大黏着系数,极大发挥了列车牵引/制动力,实现了高速列车的最优黏着控制。
关键词
快速
自适应
超螺旋
算法
最佳蠕滑速度
最优黏着控制
Keywords
fast adaptive super-twisting algorithm
optimum creep speed
optimal adhesion control
分类号
U2 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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职称材料
题名
基于自适应扰动观测器的电磁直线驱动器改进滑模控制
2
作者
高仁璟
王赓
机构
大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室
大连理工大学宁波研究院
出处
《电机与控制学报》
北大核心
2025年第5期64-75,共12页
基金
国家自然科学基金(12172076)。
文摘
针对因参数摄动和外部扰动等因素直接作用导致电磁直线驱动器控制性能恶化的问题,提出一种自适应扰动观测器与改进的超螺旋全局快速终端滑模控制相结合的复合控制方法。为提高系统抗干扰能力,避免控制律使用高增益反馈,设计自适应滑模扰动观测器对系统扰动等不确定性因素进行观测与自适应前馈补偿。为保证系统的有限时间收敛性,基于改进的全局快速终端滑模面设计等效控制部分,并引入改进的快速超螺旋算法作为趋近阶段的切换控制律,以进一步提升收敛速度并削弱抖振的影响。利用Lyapunov定理证明闭环系统的稳定性,并通过仿真和试验验证控制方法的有效性。结果表明,所提出的控制方法具有增强系统鲁棒性、避免参数增益选择保守性的优势,能够实现对非线性时变扰动的自适应观测补偿,保证误差在有限时间内更快收敛的同时有效抑制抖振。
关键词
电磁直线驱动器
自适应滑模扰动观测器
全局
快速
终端滑模
快速超螺旋算法
运动控制
Keywords
electromagnetic linear actuator
adaptive sliding mode disturbance observer
global fast terminal sliding mode
fast supertwisting algorithm
motion control
分类号
TM351 [电气工程—电机]
在线阅读
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职称材料
题名
永磁同步电动机无位置传感器全速域控制仿真实验设计
3
作者
蒋俊杰
张厚升
邢雪宁
赵翔宇
王傲
靳舵
机构
山东理工大学电气与电子工程学院
出处
《实验室研究与探索》
CAS
北大核心
2024年第7期6-11,共6页
基金
国家自然科学基金面上项目(62076152)
2023年山东省研究生优质教育教学资源项目(SDJAL2023017)
+3 种基金
2023年山东省本科高校教学改革研究重点项目(Z2023214)
山东省高等学校课程思政教学改革研究项目(SZ2023088)
山东理工大学揭榜挂帅项目(4003/123023)
山东理工大学研究生教育教学改革研究项目(4053/222050)。
文摘
为了解决现有永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器控制方法存在的位置估计精度低、各速域切换不平稳问题,提出了一种全速域复合控制策略。在低速域采用脉振高频电压注入法获取准确的转子位置。在中高速域采用基于快速超螺旋滑模(FSTSM)算法的模型参考自适应系统(MRAS)无传感器控制方法,通过增加反馈校正环节加快误差的收敛;采用FSTSM算法替代比例-积分(PI)环节,并引入双曲正切函数代替FSTSM算法中的符号函数。仿真实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。
关键词
永磁同步电动机
全速域
脉振高频电压注入
模型参考自适应系统
快速
超螺旋
滑模
算法
Keywords
permanent magnet synchronous motor(PMSM)
full speed domain
pulsating high-frequency voltage injection
model reference adaptive system(MRAS)
fast super-twisting sliding mode(FSTSM)algorithm
分类号
TM341 [电气工程—电机]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于快速自适应超螺旋算法的高速列车最优黏着控制
李中奇
张俊豪
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
8
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于自适应扰动观测器的电磁直线驱动器改进滑模控制
高仁璟
王赓
《电机与控制学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
永磁同步电动机无位置传感器全速域控制仿真实验设计
蒋俊杰
张厚升
邢雪宁
赵翔宇
王傲
靳舵
《实验室研究与探索》
CAS
北大核心
2024
0
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职称材料
已选择
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