[发明专利]一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统

说明书

本发明公开了一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统，包括以下步骤：S100，利用线性系统理论建立系统标称模型，设计基于标称模型的标称控制器；S200，构建基于观测器的残差生成器，系统正常运行时，残差生成器的输出残差值为零，当出现轨道不平顺时，残差值受此影响偏离零，残差信号中包含了轨道不平顺信息；S300，残差信号产生的残差传递给补偿控制器；S400，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。本发明通过构建基于观测器的残差生成器及对被控对象进行补偿的补偿控制器，用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，实现轨道不平顺抑制作用，响应迅速、物理实现简单。

技术领域

本发明涉及磁浮列车轨道不平顺技术领域，特别是涉及一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统。

背景技术

磁悬浮列车是以非接触的电磁力实现车辆的支撑和导向控制。由于列车与轨道的相互作用，轨距、轨向、水平和髙低等轨道几何形位在不断地变化，结果在轨道上形成了上述轨道不平顺。而轨道不平顺是引起磁悬浮列车振动的主要根源，严重的轨道不平顺不仅会引起磁悬浮列车的剧烈振动，使轨道与磁悬浮列车之间作用力加大，甚至会导致磁悬浮列车与轨道直接相碰撞，危及行车安全。

因此，为了确保磁悬浮列车的安全稳定运行，如何研究一种对磁悬浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统，成了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统，通过在线迭代更新补偿控制器参数的数值，从而实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。

一方面，本发明提供了一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，包括以下步骤：

S100，利用线性系统理论建立系统标称模型，设计基于标称模型的标称控制器；

S200，构建基于观测器的残差生成器，系统正常运行时，残差生成器的输出残差值为零，当出现轨道不平顺时，残差值受此影响偏离零，残差信号中包含了轨道不平顺信息；

S300，残差信号产生的残差传递给补偿控制器；

S400，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。

进一步地，步骤S400具体为：

S401，补偿控制器根据残差生成补偿控制量；

S402，标称控制器输出的控制量与补偿器生成的补偿控制量共同作为系统输入作用于被控对象上；

S403，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，进而调整作用于被控对象上的系统输入，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。

进一步地，所述标称控制器利用参考输入与系统输出的差值作为输入；所述残差控制器的输入为作用于被控对象上的输入与系统输出之和。

进一步地，所述被控对象的空间表达形式为：

其中，k表示离散时刻，x(k+1)为k+1时刻系统状态，x(k)为k时刻系统状态， u(k)为系统输入，y(k)为系统输出，A、B、C和D为系统参数；

所述标称控制器的空间表达形式为：

其中，x_c(k+1)为k+1时刻标称控制器状态，x_c(k)为k时刻标称控制器状态， e(k)为系统误差，u_c(k)为标称控制器输出，A_c、B_c、C_c和D_c为标称控制器参数；

所述残差生成器的表达形式为：