[发明专利]闭环下高速列车制动系统间歇故障检测方法

说明书

本发明公开了一种闭环下高速列车制动系统间歇故障检测方法，具体涉及高速列车间歇故障检测领域。其解决了现有故障检测方法通常仅能用于永久故障的检测，无法在存在无结构相关模型不确定性的情况下进行间歇故障检测的不足。该故障检测方法通过建立高速列车制动系统模型，设计高速列车制动系统鲁棒残差生成器和间歇故障检测方法，计算出间歇故障检测统计量，通过间歇故障检测统计量与预设的间歇故障检测阈值进行比较，判定故障的发生情况。

技术领域

本发明涉及高速列车间歇故障检测领域，具体涉及一种闭环下高速列车制动系统间歇故障检测方法。

背景技术

高速列车制动系统能否稳定可靠工作直接关系到行车安全，是列车安全行驶的最后保障。高速列车制动系统所处工作环境条件恶劣，间歇故障出现较为普遍，对高速列车的安全构成了巨大的威胁。

然而，现有的高速列车故障检测技术大多采用阈值比较，搭配简单的判断逻辑，只能进行简单故障的检测。此外，现有鲁棒故障检测方法大多只能处理具有特定结构的模型不确定性，且需提前获取不确定性结构及结构参数等先验信息。现有方法通常仅能用于永久故障的检测，无法在存在无结构相关模型不确定性的情况下进行间歇故障检测。另外，高速列车的闭环控制结构使得系统处于不断的动态调节过程中，可能会掩盖故障对测量输出带来的影响，从而增加了故障检测的难度。

发明内容

本发明的目的是针对上述高速列车故障检测技术存在的不足，提出一种闭环下高速列车制动系统间歇故障检测方法来实时在线检测闭环下高速列车制动系统的间歇故障。

本发明具体采用如下技术方案：

闭环下高速列车制动系统间歇故障检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S101，建立高速列车制动系统模型：

基于高速列车制动系统结构、欧拉离散化方法、流体力学基本原理和系统辨识理论建立如式(1)的闭环下高速列车制动系统的非线性数学模型：

P_R(k+1)＝a_bP_R(k)+b_bP_s(k),

y_R(k)＝1_4×1P_T(k), (1)

其中，

其中，P_s(k)为压力输入值，P_R(k)为中继阀压力，P_T(k)为制动缸压力，m(k)为制动缸空气总质量，y_R(k)为制动缸压力传感器测量值，r为理想气体常数，V为制动缸体积，T_s为采样时间，γ为绝热常数，C_q为等效系数，S为进气孔横截面积，T_e为环境温度，C_m(k)为流量参数，P_cr为临界压力比；

基于泰勒线性化方法式(1)建立的数学模型转化为如式(3)形式的状态空间模型：

x(k+1)＝(A_c(k)+A_δ(k))x(k)+(B_c(k)+B_δ(k))u(k)+w(k),

y(k)＝(C_c(k)+C_δ(k))x(k)+v(k), (3)；