【摘 要】
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随着科学技术的进步,我国列车运输行业发展尤为突出,吸收了大量世界的前沿技术。在目前形势下经济急速发展时段,重载列车运输方面的压力与日俱增。重载铁路作为经济枢纽,其线路运行环境多变,隧道、弯道和长大坡地形很多,外界的扰动不一定是固定的,在这种线路环境下列车控制信号传输的延迟带来的动作不同步加上超长车身导致的扰动不一致,使得重载列车纵向冲动巨大,在这种环境下保持稳定性与鲁棒性显得很重要,与此同时对驾驶
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随着科学技术的进步,我国列车运输行业发展尤为突出,吸收了大量世界的前沿技术。在目前形势下经济急速发展时段,重载列车运输方面的压力与日俱增。重载铁路作为经济枢纽,其线路运行环境多变,隧道、弯道和长大坡地形很多,外界的扰动不一定是固定的,在这种线路环境下列车控制信号传输的延迟带来的动作不同步加上超长车身导致的扰动不一致,使得重载列车纵向冲动巨大,在这种环境下保持稳定性与鲁棒性显得很重要,与此同时对驾驶员的精神、耐力和技术是相当大的考验。电子计算机方面的发展也给铁路运输领域带来了新的技术,在重载列车上电控空气制动ECP（Electronically Controlled Pneumatic,ECP）系统应用越来越广泛,该系统可令各车厢能独立控制的特点也使之成为重载技术新一代的发展方向。本文在重载列车装有ECP系统基础上为解决上述提到的问题做以下研究:1、考虑重载列车本身的特性和其实际运行情况,结合车厢与车厢间相互作用和能体现列车运行实际情况的多质点动力学模型,在电控空气制动ECP系统和车厢通信前提下,以能够独立进行控制的车厢为基础构建智能货车,以智能货车为单元建立重载列车多智能体模型。2、基于重载列车多智能体模型设计复合一致性控制器。针对传统一致性控制器收敛速度慢鲁棒性不强的缺点,设计了集成了滑模控制项的复合一致性控制器,该控制器比传统一致性控制器收敛速度更快,跟踪精度更高,并且与应用了传统一致性控制的研究重载列车控制的文献在相同参数下做对比仿真实验,进一步说明了本文控制器的优越性。3、针对重载列车超长长度使得各部分受到的扰动不一致的问题,在第三章设计的基础上,把扰动视为未知扰动,引入滑模观测器将观测值反馈进控制器补偿扰动带来的影响;针对相邻车厢间纵向冲动过大,引入人工势函数限制车厢间距,保证列车运行过程中相邻车间距始终处于安全范围内。最后的仿真实验说明该控制器的有效性且在相同参数条件下和不带观测器的控制器做对比,进一步表明该控制器鲁棒性较好。本文研究了重载列车运行特性并通过建立重载列车多智能体模型来设计复合的鲁棒一致性控制器,实现列车对给定目标曲线的精确跟踪,且在面对未知扰动时有较好抗干扰性,通过仿真实验验证了本控制器的有效性。
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