[发明专利]针对列车输入受限和执行器故障的自适应容错控制方法

摘要

本发明公开一种针对列车输入受限和执行器故障的自适应容错控制方法，包括：S1、建立针对列车输入受限和执行器故障的列车纵向运动动力方程；S2、采用神经网络逼近列车未知的附加阻力；S3、利用近似PID滑模面方程构造近似PID滑模面；S4、设计控制器方程、各未知参数估计值的自适应律和近似PID滑模面方程中滑模面参数的参数方程；S5、将近似PID滑模面方程、控制器方程、各方程中各未知参数估计值的自适应律和滑模面参数的参数方程代入列车纵向运动动力方程，得到列车闭环动态控制方程，利用列车闭环动态控制方程进行针对列车输入受限和执行器故障的自适应容错控制。本发明能够使得列车系统具有良好的位置跟踪性能和速度跟踪性能。

主权项

1.一种针对列车输入受限和执行器故障的自适应容错控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、分析列车纵向运动进行受力情况，建立针对列车输入受限和执行器故障的列车纵向运动动力方程；S2、采用神经网络逼近列车纵向运动动力方程中的列车t时刻的未知的附加阻力；S3、利用近似PID滑模面方程构造近似PID滑模面；S4、设计控制器方程、各方程中各未知参数估计值的自适应律和近似PID滑模面方程中滑模面参数的参数方程；S5、将近似PID滑模面方程、控制器方程、各方程中各未知参数估计值的自适应律和滑模面参数的参数方程代入列车纵向运动动力方程，得到针对列车输入受限和执行器故障的列车闭环动态控制方程，利用列车闭环动态控制方程进行针对列车输入受限和执行器故障的自适应容错控制；步骤S1中，针对列车输入受限和执行器故障的列车纵向运动动力方程为：其中，t∈[0,T^*]，T^*是列车运行时间；x(t)是列车从0至t时刻的实际位移；m是列车的总质量，大小未知；和分别表示列车t时刻的实际速度和实际加速度；c_o、c_v和c_a分别是大小未知的戴维斯系数，且均大于0，不同列车的戴维斯系数不同；d(t)是列车t时刻的未知的附加阻力；k_f代表未知的执行器失效故障因子，满足k_f∈(0,1)，定义k_f＝1‑τ_f，则τ_f∈(0,1)；u(t)是列车t时刻的牵引力或制动力，表达式为其中，v(t)代表列车控制输入；sat(v(t))代表v(t)的饱和函数；v_up和v_low分别表示列车控制输入的上限和下限；定义控制力误差项Δu(t)＝u(t)‑v(t)，同时引入一个辅助信号χ(t)，其导数定义如下：其中，α代表一个可自由选择的常数；是m的估计值，其误差定义为假设期望的位置跟踪曲线x_d(t)光滑有界，且其一阶导数和二阶导数存在；同时，假设且|αχ‑Δu(t)|≤u^*，ι^*和u^*代表已知常数。