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高速列车受限自适应有限次迭代学习容错控制 被引量：2
1
作者 余琼霞 候怡腾 +1 位作者 孙俊杰 侯忠生 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期140-150,共11页
为研究高速列车(High-Speed Train, HST)自动运行系统在执行器故障和速度受限下的速度控制问题,本文提出一种有限次运行收敛的受限自适应迭代学习容错控制(Finite-Iteration Constrained Adaptive Iterative Learning Fault-Tolerant Co... 为研究高速列车(High-Speed Train, HST)自动运行系统在执行器故障和速度受限下的速度控制问题,本文提出一种有限次运行收敛的受限自适应迭代学习容错控制(Finite-Iteration Constrained Adaptive Iterative Learning Fault-Tolerant Control, FI-CAILFTC)方法。首先,基于障碍组合能量函数(Barrier Composite Energy Function, BCEF)构建沿迭代域方向有限次运行收敛条件,并且利用所期望任意跟踪精度计算所需运行次数,同时,指导控制器参数选择,以保证HST有限次运行收敛性;其次,设计具有自适应容错能力的迭代学习控制算法,对未知时变且迭代变化的执行器故障进行自适应估计和补偿;再次,针对HST运行过程中超速问题,在所设计容错控制器基础上,加入超速防护机制,保证HST实际运行速度始终满足速度约束,保障列车安全运行;最后,以CRH-3型高速动车组列车作为研究对象,对设计的控制方法进行仿真研究。仿真结果表明:FI-CAILFTC方法下,HST速度跟踪误差在预先计算出的第17次迭代后达到期望控制精度0.2,相较于对比算法,控制精度分别提高了90.70%和90.22%;FI-CAILFTC有更快的收敛速度和更好的自适应容错能力;HST实际运行速度始终主动满足速度受限。 展开更多
关键词 铁路运输 有限次运行收敛 自适应迭代学习容错控制 高速列车 超速防护 执行器故障
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存在未知时滞非线性系统的迭代变区间预测迭代学习控制
2
作者 余琼霞 田丰臣 +1 位作者 孙俊杰 侯忠生 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期701-715,共15页
本文针对机理模型未知的非线性非仿射多入多出(MIMO)离散时间系统,研究了系统同时存在未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制(PILC)问题.首先利用未知时滞的上下界信息建立了一种新型的动态线性化(DL)模型,理论分析表明该... 本文针对机理模型未知的非线性非仿射多入多出(MIMO)离散时间系统,研究了系统同时存在未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制(PILC)问题.首先利用未知时滞的上下界信息建立了一种新型的动态线性化(DL)模型,理论分析表明该模型能够等价描述本文所考虑的存在未知时滞的未知非线性系统.同时,设计一种新的数据补偿机制用以处理由于系统运行时间区间迭代变化而引起的数据丢失问题.基于所建立的DL模型和数据补偿机制,设计了能够同时处理未知时滞和迭代变化运行时间区间的预测迭代学习控制方法.通过严格的理论分析同时给出了建模误差和跟踪控制误差的收敛性质.最后,通过仿真进一步验证了所提方法的有效性. 展开更多
关键词 迭代学习控制 预测迭代学习控制 未知时滞 迭代变区间
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时滞执行器故障下高速列车无模型自适应预测协同控制
3
作者 余琼霞 吴帅帅 +1 位作者 孙俊杰 侯忠生 《铁道科学与工程学报》 2025年第10期4354-4365,共12页
为了提升高速铁路运行能效,推动高速列车控制系统升级,针对高速列车运行时存在时滞和执行器故障情况下多列车协同追踪运行问题,设计一种无模型自适应预测容错协同控制(model free adaptive predictive fault tolerant cooperative contr... 为了提升高速铁路运行能效,推动高速列车控制系统升级,针对高速列车运行时存在时滞和执行器故障情况下多列车协同追踪运行问题,设计一种无模型自适应预测容错协同控制(model free adaptive predictive fault tolerant cooperative control,MFAPFTCC)方法。在保证闭环系统所有信号有界的基础上,实现对各自期望速度曲线的跟踪和相邻列车之间运行间距的保持,从而在保障高速列车安全可靠运行的同时,提高列车运行效率。针对复杂未知且具有时滞和执行器故障的高速列车系统,运用动态线性化方法建立高速列车的等效动态数据预测模型。采用Smith预估器将含有时滞的系统输出转换为实际系统输出及实际系统输出的微分和时滞的乘积,并结合跟踪微分器获取系统输出微分信息的能力,实现对时滞影响下未来某个时刻输出的预测。基于相邻列车之间的输出跟踪误差和系统等效动态数据模型参数的估计和预测,实现执行器故障信息的在线自适应估计和预测,有效减少了执行器故障对高速列车运行系统产生的不良影响。为验证所提无模型自适应预测协同控制方法的有效性,以1组4列高速列车运行系统为控制对象进行仿真实验。仿真结果表明,所设计的高速列车无模型自适应协同控制器实现了对期望跟踪轨迹的高性能跟踪和相邻列车之间的安全运行间距的保持,跟踪精度相较于2种对比算法分别提高了69.79%和84.44%。所提方法有效解决了实际复杂高速列车运行中存在的时滞和执行器故障问题,提高了列车运行的控制精度和稳定性。 展开更多
关键词 无模型自适应控制 预测控制 协同控制 时滞 执行器故障
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