[发明专利]轨道车辆制动减速度闭环控制装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种轨道车辆制动减速度闭环控制装置及控制方法。在车辆制动减速过程中，实时更新总扰动估计值，然后根据总扰动估计值计算目标制动力，实现列车制动减速度的闭环控制。本发明能够提高列车制动过程中减速度实际值对目标值跟随性，可以在存在坡道、载重、闸瓦（片）摩擦系数、电制动力偏差等不确定参数干扰时将列车实际制动减速度与目标制动减速度的偏差控制到较低的水平。

技术领域

本发明属于轨道车辆制动系统技术领域，具体涉及一种对轨道车辆制动减速度进行闭环控制的制动控制装置及控制方法。

背景技术

目前轨道车辆制动控制系统在列车减速度层面上是开环的，控制系统仅对制动缸压力进行闭环控制，而从制动缸压力到减速度的过程是不受控的。

轨道车辆制动过程中闸瓦/片摩擦系数受摩擦副的相对运动速度、温度、压力等时变参数的影响而发生改变，使列车实际制动力偏大或偏小，从而使列车实际减速度与目标值存在误差。

轨道车辆制动过程中若运行在坡道、弯道等区段，会受到坡道、弯道带来的附加的外部作用力，这些外部作用力对列车的影响是使其实际减速度偏大或偏小。

采用电空复合制动模式的制动系统其电制动力的实际作用值与制动系统从牵引控制单元获取的电制动力反馈值可能存在较大偏差，这一偏差对列车的影响是使其实际减速度偏大或偏小。

若给制动系统提供载重信号的空簧压力传感器失效或出现较大测量误差，则制动系统施加的制动力会出现较大偏差，这一偏差对列车的影响是使其实际减速度偏大或偏小。

上述的闸瓦/片摩擦系数、坡道、弯道、载重、电制动力偏差等参数是时变而且未知的，传统的制动控制装置与控制方法采用的是按照某一固定模式甚至直接忽略的方式进行控制。

经检索发现，中国发明专利申请CN 103328303 A，提出了一种制动压力运算装置、制动控制系统及程序，具备目标气缸压力获取部、减速度差分信息获取部及目标气缸压力补正值获取部，对制动过程中的气缸压力进行调整，从而控制列车实际减速度趋向于目标值。该专利申请中所提出的两种实施方案其目标气缸压力补正值分别是通过查表和模糊推理实现的，适应性和精确度不足，无法对闸瓦/片、坡道等干扰因素进行定量的计算或感知。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述缺点，提供一种能够提高列车制动过程中减速度实际值对目标值跟随性的制动控制装置及控制方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供的轨道车辆制动减速度闭环控制装置, 包括：

车辆信息获取部，用以实时获取当前时刻的列车速度v、列车电制动力、列车空气制动力、和目标制动减速度a_target；

扰动估计部，根据从车辆信息获取部获得的信息，对制动过程中的总扰动进行在线估计和更新，获得总扰动估计值；

所述总扰动估计值的计算方法如下：

T1、求解微分方程获得参数a的估计值；

T2、获得总扰动的估计值c₀＝-a·λ；

其中，为参数a的估计值的导数，p为控制增益常数；W＝1-e^-λt，λ是系统常数；W^T是W的转置，为列车的载重设定值,为车辆信息获取部获取的列车电制动力和列车空气制动力之和,t为当前时刻，所述当前时刻t相对于制动减速起始时刻计时；

制动力运算及管理部，结合扰动估计部计算得到的总扰动估计值进行列车制动力计算，获得目标制动力

本发明还提供了一种轨道车辆制动减速度闭环控制方法，包括以下步骤：