[发明专利]一种时滞通信网络环境的列车运行控制方法

权利要求书

1.一种时滞通信网络环境的列车运行控制方法，其特征在于，包括：

获取列车运行过程中的实时状态信息，以及列车运行受到干扰、列车系统时滞时的运行参数；

基于所述实时状态信息和所述运行参数，建立多列车系统时滞控制模型；

定义多列车协同运行过程中的信息交互机制，建立不同列车之间运行信息交互的信息传递拓扑模型；

对所述多列车系统时滞控制模型进行非线性变换处理，建立通信时滞环境的多列车控制模型；

通过分布式协同时变增益控制算法，求解所述通信时滞环境的多列车控制模型，获得列车的控制参数；

基于该控制参数，并结合所述信息传递拓扑模型，对列车进行控制；

所述实时状态信息包括列车实时位置和实时速度，所述运行参数包括外部阻力、牵引/制动单元惯性时滞；

所述的基于所述实时状态信息和所述运行参数，建立多列车系统时滞控制模型包括：

定义由N辆列车组成高速列车多列车系统，建立第i辆列车的动力学模型

式中，p_i(t),v_i(t)和m_i分别表示列车i的位置、运行速度以及列车质量，F_i(t)和f_i(t)分别表示列车i的获得的牵引力和制动力,u_i(t)表示牵引单元或者制动单元收到的控制命令，m_iR(v_i)表示列车i运行方向受到的基本阻力，c₀,c_v与c_a为戴维斯系数；ι表示牵引单元/制动单元惯性时滞系数；

所述的对所述多列车系统时滞控制模型进行非线性变换处理，建立通信时滞环境的多列车控制模型包括：

建立多列车误差模型用于获得列车实时运行状态中位置x_i,1与期望跟踪位置p₀之间误差，以及列车速度x_i,2与高铁多列车系统参考巡航速度v₀之间误差；式中，p_r,i＝p₀-(i-1)l,l表示列车最小安全追踪间隔；

对所述列车动力学模型中的牵引力F_i(t)、制动力f_i(t)和列车i运行方向收到的基本阻力m_iR(v_i)进行变换，获得

基于公式(3)获得如下公式

定义列车运行状态变量x_i＝[x_i,1,x_i,2,z_i]^T (5)

和

F_i＝m_iιu_i+(1+ι(c_v+2c_av_i))f_i-m_iι(c_v+2c_av_i)R(v_i) (6)，

获得简化的列车动力学方程

其中，

结合所述简化的列车动力学方程，建立在恒定通信时滞τ环境下的通信时滞环境的多列车控制模型

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通过分布式协同时变增益控制算法，求解所述通信时滞环境的多列车控制模型，获得列车的控制参数包括：

建立分布式协同控制律

其中,如果i＝1，即考虑车队中第一列车，此时取b₁＝1，否则,b_i＝0；如果在所述信息传递拓扑模型中，第i列车与第j列车存在信息交互，则a_i,j＝1，否则，a_i,j＝0；ρ为待设计已知正常数；P(γ(t))为代数黎卡提方程正定解；γ(t)为时变低增益参数，满足h为一足够小正常数，满足：

算式(10)中，为时变时滞最大值，h满足时,针对任意列车，均有及对任意j∈I[1,N-1]，参数满足：