地铁列车控制方法、装置及系统与流程

本发明涉及列车控制，尤其涉及一种地铁列车控制方法、装置及系统。

背景技术：

1、地铁列车运行受到轨道状态及地下环境等多种因素影响，列车运营安全高度依赖于列车的运行稳定性。

2、地铁列车在进行高速运行和紧急制动等操作时，往往会受到风力、曲线等环境因素的影响，容易出现侧滑和脱轨等安全问题。既有的稳定性控制技术主要包括传统的pid控制和模糊控制等。然而，这些方法在实际应用中存在着响应速度慢、抗干扰性差等问题，无法满足地铁列车快速稳定性控制的需求。

技术实现思路

1、本发明提供一种地铁列车控制方法、装置及系统，用以解决现有技术中无法快速稳定控制地铁列车运行的缺陷。

2、本发明提供一种地铁列车控制方法，包括：

3、在滑模面趋于零且地铁列车的行驶时长趋于无穷大的情况下，求解测量状态向量；所述滑模面基于所述测量状态向量以及所述行驶时长对应的滑模参数构建得到；

4、基于所述测量状态向量，对所述地铁列车的测量方程求解，得到所述地铁列车的状态向量；所述测量方程用于表征所述测量状态向量与所述状态向量之间的函数关系；

5、基于所述状态向量，以及所述地铁列车的各状态变量，对所述地铁列车的控制模型求解，得到各状态变量对应的控制输入；所述控制模型用于表征所述状态向量与各状态变量对应的控制输入之间的关系，所述控制输入小于等于阈值；

6、基于各状态变量对应的控制输入，控制所述地铁列车。

7、根据本发明提供的一种地铁列车控制方法，所述控制模型基于各状态变量之间的关系、各状态变量与对应控制输入之间的关系以及所述状态向量构建得到。

8、根据本发明提供的一种地铁列车控制方法，所述测量方程基于所述状态向量、所述状态向量与实际测量状态之间的映射关系以及所述测量状态向量构建得到。

9、根据本发明提供的一种地铁列车控制方法，当前行驶时长对应的滑模参数基于上一行驶时长对应的滑模参数以及所述上一行驶时长对应的状态向量误差确定，所述上一行驶时长对应的状态向量误差基于所述上一行驶时长的测量状态向量以及上一行驶时长的测量状态向量的估计值确定。

10、根据本发明提供的一种地铁列车控制方法，还包括：

11、基于控制误差更新各状态变量；

12、基于更新后的各状态变量，校正所述控制模型；

13、基于更新后的各状态变量，对校正后的控制模型求解，得到更新后的各状态变量对应的校正控制输入；

14、其中，所述控制误差指参考控制模型的输出与所述控制模型的输出之间的误差，在所述控制误差趋于零且所述行驶时长趋于无穷大的情况下，所述控制输入小于等于所述阈值，所述参考控制模型基于各预设状态变量之间的关系、各预设状态变量与对应预设控制输入之间的关系以及预设状态向量构建得到。

15、根据本发明提供的一种地铁列车控制方法，各状态变量基于参数更新模型更新，所述参数更新模型如下：

16、

17、

18、其中，θi表示各状态变量，α表示参数更新速率系数，si表示所述控制误差，表示滤波器输出，m表示滤波器窗口大小，t表示采样间隔时间，λ表示n阶巴特沃斯滤波器的增益系数，t表示所述行驶时长。

19、根据本发明提供的一种地铁列车控制方法，各状态变量包括姿态角度变量、加速度变量以及角动量变量中的至少一种。

20、本发明还提供一种地铁列车控制装置，包括：

21、第一求解单元，用于在滑模面趋于零且地铁列车的行驶时长趋于无穷大的情况下，求解测量状态向量；所述滑模面基于所述测量状态向量以及所述行驶时长对应的滑模参数构建得到；

22、第二求解单元，用于基于所述测量状态向量，对所述地铁列车的测量方程求解，得到所述地铁列车的状态向量；所述测量方程用于表征所述测量状态向量与所述状态向量之间的函数关系；

23、第三求解单元，用于基于所述状态向量，以及所述地铁列车的各状态变量，对所述地铁列车的控制模型求解，得到各状态变量对应的控制输入；所述控制模型用于表征所述状态向量与各状态变量之间的关系，所述控制输入小于等于阈值；

24、列车控制单元，用于基于各状态变量对应的控制输入，控制所述地铁列车。

25、本发明还提供一种地铁列车控制系统，包括：地铁列车以及如上所述的地铁列车控制装置。

26、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述地铁列车控制方法。

27、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述地铁列车控制方法。

28、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述地铁列车控制方法。

29、本发明提供的地铁列车控制方法、装置及系统，在滑模面趋于零且地铁列车的行驶时长趋于无穷大的情况下求解得到测量状态向量，从而实现基于测量状态向量最终求解得到的各状态变量对应的控制输入能够保证地铁列车状态在平衡点附近稳定运行，实现能够在复杂路况和控制需求下，更加准确、快速、稳定控制地铁列车运行，鲁棒性较高。

技术特征：

1.一种地铁列车控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的地铁列车控制方法，其特征在于，所述控制模型基于各状态变量之间的关系、各状态变量与对应控制输入之间的关系以及所述状态向量构建得到。

3.根据权利要求1所述的地铁列车控制方法，其特征在于，所述测量方程基于所述状态向量、所述状态向量与实际测量状态之间的映射关系以及所述测量状态向量构建得到。

4.根据权利要求1所述的地铁列车控制方法，其特征在于，当前行驶时长对应的滑模参数基于上一行驶时长对应的滑模参数以及所述上一行驶时长对应的状态向量误差确定，所述上一行驶时长对应的状态向量误差基于所述上一行驶时长的测量状态向量以及上一行驶时长的测量状态向量的估计值确定。

5.根据权利要求1至4任一项所述的地铁列车控制方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的地铁列车控制方法，其特征在于，各状态变量基于参数更新模型更新，所述参数更新模型如下：

7.根据权利要求1至4任一项所述的地铁列车控制方法，其特征在于，各状态变量包括姿态角度变量、加速度变量以及角动量变量中的至少一种。

8.一种地铁列车控制装置，其特征在于，包括：

9.一种地铁列车控制系统，其特征在于，包括：地铁列车以及权利要求8所述的地铁列车控制装置。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述地铁列车控制方法。

技术总结本发明提供一种地铁列车控制方法、装置及系统，所述方法包括：在滑模面趋于零且地铁列车的行驶时长趋于无穷大的情况下，求解测量状态向量；基于测量状态向量，对地铁列车的测量方程求解，得到地铁列车的状态向量；基于状态向量，以及地铁列车的各状态变量，对地铁列车的控制模型求解，得到各状态变量对应的控制输入；基于各状态变量对应的控制输入，控制地铁列车。本发明能够保证地铁列车状态在平衡点附近稳定运行，实现能够在复杂路况和控制需求下，更加准确、快速、稳定控制地铁列车运行，鲁棒性较高。技术研发人员：赵雪军,田寅,唐海川,樊玉明,咸晓雨,刘琦,付云骁,李欣旭,纪红蕾受保护的技术使用者：中车工业研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/22