高速铁路的发展对我国经济建设、缓解交通负担有着重大意义。然而,影响高速列车运行速度的机理复杂,建立高精度的列车动力学模型,设计简单可靠的速度跟踪控制器十分困难。首先,列车在高速运行中面对的气动阻力不可忽略,而气动阻力与速度的平方成正比,成为高速列车动力学模型中一个难于处理的非线性项。其次,列车系统中元器件老化或损坏,高速列车系统本身的特性便会随之发生改变,往往不可避免地造成系统结构参数变化的结果。再次,在实际高速列车运行中,随着运行过程中工况条件及环境的变化,存在外界干扰及输入输出受限等不确定因素,若未能考虑这些不确定因素则会产生一定的未建模误差。因此,针对高速列车动力学系统复杂多变的特点,提出采用特征建模的方法对高速列车动力学进行分析,并建立等效的低阶慢时变特征模型,然后基于所建特征模型和跟踪控制要求设计全系数自适应控制器,实现速度跟踪自适应控制。最后在此基础上,进一步考虑系统滞后的影响,分析并建立误差预测系统,结合误差预测实现了考虑滞后的全系数自适应控制。论文的研究内容主要由以下几个方面组成:首先,根据高速列车物理机理分析了列车动力学常规数学模型,并基于此动力学基础分析了特征建模的适用性,利用高速列车运行的实测数据和带遗忘因子的最小二乘辨识法对慢时变特征参数进行辨识,从而获得等效的低阶慢时变特征模型。特征模型避开列车的实际物理机理,根据对象的动力学特性、环境特征来建模,大大降低了模型的复杂程度,从而利于简单可靠的低阶控制器设计。然后,根据列车的牵引/制动特性绘制列车理想运行速度曲线,基于所建列车动力学特征模型,根据全系数自适应控制理论,对不同控制器进行速度跟踪控制分析和组合研究,以均方误差大小评判跟踪控制性能的优劣,仿真实验证明,结合非线性黄金分割控制器、维持/跟踪控制器和逻辑积分控制器具有最好的跟踪性能。最后,考虑系统存在滞后的情形,根据考虑滞后的全系数自适应控制理论设计误差预测模型,分别比较了BPNN、SVM、LSSVM的预测性能,并根据样本的时效性和相关性建立滚动时间窗,对训练样本进行筛选和加权,从而进一步提高了预测模型的预测精度。结合所建预测模型,实现了考虑系统滞后的全系数自适应跟踪控制。