[发明专利]基于一致性理论高速列车分布式协同制动控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于一致性理论高速列车分布式协同制动控制方法，其特征在于，所述基于一致性理论高速列车分布式协同制动控制方法包括：

步骤一，在车控模式下各节车厢即可视为具有实际决策能力的智能体，将各节车厢是为单质点模型，则多智能体系统用节点i表示第i个智能体，其运动学方程：

式中：x_i和v_i分别为节点i的位移和速度；m_i为节点i的质量；表示通过弹性构件联接的相邻车厢的车间力；车间力是关于相对位移的线性函数，l为弹性构件的自由长度则可表示为其中k＞0为弹性系数；f_di＝m_iω₀为列车制动时所受到的阻力，其中ω₀＝c₀+c₁v+c₂v²为单位基本阻力，主要包括摩擦阻力和空气阻力，c₀，c₁，c₂是与列车车型有关的常数；

步骤二，选取第一节车厢为参考点，由运动方程得到系统偏差方程：

式中，a_ij为邻接矩阵A＝[a_ij]_n×n的元素，表示节点i和节点j间的耦合强度；对于矩阵A为拓扑图G中节点对构成的边的集合表征各智能体之间的邻接关系，描述多智能体之间信息交互拓扑结构；

步骤三，设计一致性偏差跟踪控制律为：

式中，d_di表示第i节车厢的位移信息与期望位移间的信息交换，d_vi表示第i节车厢的速度信息与期望速度间的信息交换，δ_i表示待设计的控制参数；为确保列车的位移和速度能跟踪期望的运动状态，当节点i通过位移反馈控制被牵制时d_di＞0，否则d_di＝0；同样地，当节点i通过速度反馈控制被牵制时d_vi＞0，否则d_vi＝0；

步骤四，对于控制输入为：

2.如权利要求1所述的基于一致性理论高速列车分布式协同制动控制方法，其特征在于，所述步骤二的具体过程为：

(1)列车在制动时，假设各节车厢间的弹性构件处于自然状态，即相邻两节车厢的车间距x_(i,i+1)＝l,i＝1,2,...n，则当系统达到平衡状态时对于第i节车厢的位置为：

其中，x_r为期望的位移；

(2)运动方程改写为：

(3)若系统达到平衡状态时各节车厢期望跟踪位移速度为且各节车厢的减速度为相邻两节车厢i和i+1间的车间距即为l，即：其中为平衡状态时的位置；此时系统的控制输入：

(4)将方程在平衡点处泰勒公式展开，则可得线性化的系统方程有：

(5)定义偏差

3.如权利要求1所述的基于一致性理论高速列车分布式协同制动控制方法，其特征在于，所述步骤三的具体过程为：

(1)系统控制输入其中为确定项，为待设计项；

(2)对偏差方程变形：

4.一种如权利要求1所述基于一致性理论高速列车分布式协同制动控制方法的基于一致性理论高速列车分布式协同制动控制系统，其特征在于，所述基于一致性理论高速列车分布式协同制动控制系统包括：平衡状态控制输入单元、分布式协同控制器；平衡状态控制输入单元的输出端及分布式协同控制器的输出端之和与DSP控制单元的输入端连接；所述平衡状态控制输入单元，包括微分器、控制输入计算单元来实现平衡状态的控制输入计算；分布式协同控制器，包括位移牵制控制单元、速度牵制控制单元、速度同步误差控制器实现位移、速度的一致性跟踪控制得到相应的控制输入。