CN111270574A - 一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统 - Google Patents

一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111270574A
CN111270574A CN202010045983.6A CN202010045983A CN111270574A CN 111270574 A CN111270574 A CN 111270574A CN 202010045983 A CN202010045983 A CN 202010045983A CN 111270574 A CN111270574 A CN 111270574A
Authority
CN
China
Prior art keywords
controller
parameter
residual error
residual
track
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010045983.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111270574B (zh
Inventor
王志强
翟明达
龙志强
李晓龙
苗欣
江守亮
刘纪龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National University of Defense Technology
CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Original Assignee
National University of Defense Technology
CRRC Qingdao Sifang Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National University of Defense Technology, CRRC Qingdao Sifang Co Ltd filed Critical National University of Defense Technology
Priority to CN202010045983.6A priority Critical patent/CN111270574B/zh
Publication of CN111270574A publication Critical patent/CN111270574A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111270574B publication Critical patent/CN111270574B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B25/00—Tracks for special kinds of railways
    • E01B25/30—Tracks for magnetic suspension or levitation vehicles

Abstract

本发明公开了一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统，包括以下步骤：S100，利用线性系统理论建立系统标称模型，设计基于标称模型的标称控制器；S200，构建基于观测器的残差生成器，系统正常运行时，残差生成器的输出残差值为零，当出现轨道不平顺时，残差值受此影响偏离零，残差信号中包含了轨道不平顺信息；S300，残差信号产生的残差传递给补偿控制器；S400，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。本发明通过构建基于观测器的残差生成器及对被控对象进行补偿的补偿控制器，用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，实现轨道不平顺抑制作用，响应迅速、物理实现简单。

Description

一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统
技术领域
本发明涉及磁浮列车轨道不平顺技术领域，特别是涉及一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统。
背景技术
磁悬浮列车是以非接触的电磁力实现车辆的支撑和导向控制。由于列车与轨道的相互作用，轨距、轨向、水平和髙低等轨道几何形位在不断地变化，结果在轨道上形成了上述轨道不平顺。而轨道不平顺是引起磁悬浮列车振动的主要根源，严重的轨道不平顺不仅会引起磁悬浮列车的剧烈振动，使轨道与磁悬浮列车之间作用力加大，甚至会导致磁悬浮列车与轨道直接相碰撞，危及行车安全。
因此，为了确保磁悬浮列车的安全稳定运行，如何研究一种对磁悬浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统，成了本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统，通过在线迭代更新补偿控制器参数的数值，从而实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
一方面，本发明提供了一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，包括以下步骤：
S100，利用线性系统理论建立系统标称模型，设计基于标称模型的标称控制器；
S200，构建基于观测器的残差生成器，系统正常运行时，残差生成器的输出残差值为零，当出现轨道不平顺时，残差值受此影响偏离零，残差信号中包含了轨道不平顺信息；
S300，残差信号产生的残差传递给补偿控制器；
S400，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
进一步地，步骤S400具体为：
S401，补偿控制器根据残差生成补偿控制量；
S402，标称控制器输出的控制量与补偿器生成的补偿控制量共同作为系统输入作用于被控对象上；
S403，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，进而调整作用于被控对象上的系统输入，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
进一步地，所述标称控制器利用参考输入与系统输出的差值作为输入；所述残差控制器的输入为作用于被控对象上的输入与系统输出之和。
进一步地，所述被控对象的空间表达形式为：
Figure RE-GDA0002474857070000021
其中，k表示离散时刻，x(k+1)为k+1时刻系统状态，x(k)为k时刻系统状态， u(k)为系统输入，y(k)为系统输出，A、B、C和D为系统参数；
所述标称控制器的空间表达形式为：
Figure RE-GDA0002474857070000022
其中，xc(k+1)为k+1时刻标称控制器状态，xc(k)为k时刻标称控制器状态， e(k)为系统误差，uc(k)为标称控制器输出，Ac、Bc、Cc和Dc为标称控制器参数；
所述残差生成器的表达形式为：
Figure RE-GDA0002474857070000023
其中，xo(k+1)为k+1时刻残差生成器状态，xo(k)为k时刻残差生成器状态，y(k)为系统输出，yo(k)为残差生成器观测值，r(k)为残差生成器输出，u(k)为系统输入，Ao、Bo、Co、Do和Lo为残差生成器参数。
进一步地，所述补偿控制器的离散形式为：
Figure RE-GDA0002474857070000031
其中，xq(k+1)为k+1时刻补偿控制器状态，xq(k)为k时刻补偿控制器状态， uq(k)为补偿控制器输出，r(k)为补偿控制器输入，Aq、Bq、Cq和Dq均为补偿控制器参数。
进一步地，通过如下公式在线迭代更新补偿控制器参数Aq和Bq的参数分量θAB,q：
Figure RE-GDA0002474857070000032
其中，i为迭代次数，λ为迭代步长，k0是窗口初始值，N是窗口宽度，T 为矩阵转置运算符，e(k)为系统误差，u(k)为系统输入控制量，We(k)是与参数无关的关于误差e(k)的权重值，Wu(k)是与参数无关的关于控制量u(k)的权重值，
Figure RE-GDA0002474857070000033
为u(k)对θAB,q(k)的偏导数，
Figure RE-GDA0002474857070000034
为e(k)对θAB,q(k)的偏导数，θAB,q(i+1)为 k+1时刻参数，θAB,q(i)为k时刻参数。
进一步地，通过如下公式在线迭代更新补偿控制器参数Cq的参数分量θC,q：
Figure RE-GDA0002474857070000035
其中，i为迭代次数，λ为迭代步长，k0是窗口初始值，N是窗口宽度，T 为矩阵转置运算符，e(k)为系统误差，u(k)为系统输入控制量，We(k)是与参数无关的关于误差e(k)的权重值，Wu(k)是与参数无关的关于控制量u(k)的权重值，
Figure RE-GDA0002474857070000041
为u(k)对θAB,q(k)的偏导数，
Figure RE-GDA0002474857070000042
为u(k)对θAB,q(k)的偏导数，θC,q(i+1)为 k+1时刻参数，θC,q(i)为k时刻参数。
进一步地，通过如下公式在线迭代更新补偿控制器参数Dq的参数分量θD,q：
Figure RE-GDA0002474857070000043
其中，i为迭代次数，λ为迭代步长，k0是窗口初始值，N是窗口宽度，T 为矩阵转置运算符，e(k)为系统误差，u(k)为系统输入控制量，We(k)是与参数无关的关于误差e(k)的权重值，Wu(k)是与参数无关的关于控制量u(k)的权重值，
Figure RE-GDA0002474857070000044
为u(k)对θD,q(k)的偏导数，
Figure RE-GDA0002474857070000045
为e(k)对θD,q(k)的偏导数，θD,q(i+1)为k+1 时刻参数，θD,q(i)为k时刻参数。
进一步地，磁浮列车轨道不平顺的抑制方法中还包括用于提高被控对象对参考输入的跟踪能力的前置滤波器，所述前置滤波器根据参考输入生成滤波控制分量，所述滤波控制分量与标称控制器输出的控制量、补偿器生成的补偿控制量共同作为系统输入作用于被控对象上。
另一方面，本发明还提供了一种磁浮列车轨道不平顺的抑制系统，包括分别与被控对象相连的标称控制器、残差生成器和补偿控制器，所述残差控制器还与补偿控制器相连，其中：
所述标称控制器为利用线性系统理论建立的系统标称模型而设计；
所述残差生成器基于观测器而构建，系统正常运行时，残差生成器的输出残差值为零，当出现轨道不平顺时，残差值受此影响偏离零，残差信号中包含了轨道不平顺信息，残差信号产生的残差传递给补偿控制器；
所述补偿控制器据残差生成补偿控制量，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
本发明提供的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统，首先，利用线性系统理论建立系统标称模型，设计基于标称模型的标称控制器；其次，构建基于观测器的残差生成器，在系统正常运行时，残差生成器的输出残差值为零，当出现轨道不平顺时，残差值会受此影响偏离零，从而使得残差信号中包含了轨道不平顺信息；再次，残差信号产生的残差传递给补偿控制器；最后，利用梯度下降法在线迭代更新控制器参数的数值，从而实现使控制器抑制轨道不平顺的目标。相比现有仅利用标称控制器进行轨道不平顺控制的方法，本发明通过构建基于观测器的残差生成器及对被控对象进行补偿的补偿控制器，用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，进而调整作用于被控对象上的系统输入，最终实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
进一步地，本发明中还包括前置滤波器，所述前置滤波器根据参考输入生成滤波控制分量，所述滤波控制分量与标称控制器输出的控制量、补偿器生成的补偿控制量共同作为系统输入作用于被控对象上，进而调整作用于被控对象上的系统输入，最终实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标，前述前置滤波器可以提高被控对象对参考输入的跟踪能力，更好地实现轨道不平顺的抑制目标。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法的流程图；
图2为本发明中磁浮列车轨道不平顺的抑制系统的结构框图；
图3为本发明一具体实施例的扰动抑制效果图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，包括如下步骤：
S100，利用线性系统理论建立系统标称模型，设计基于标称模型的标称控制器；
S200，构建基于观测器的残差生成器，系统正常运行时，残差生成器的输出残差值为零，当出现轨道不平顺时，残差值受此影响偏离零，残差信号中包含了轨道不平顺信息；
S300，残差信号产生的残差传递给补偿控制器；
S400，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
需要说明的是，本发明中步骤S400具体可以细分为如下步骤：
S401，补偿控制器根据残差生成补偿控制量；
S402，标称控制器输出的控制量与补偿器生成的补偿控制量共同作为系统输入作用于被控对象上；
S403，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，进而调整作用于被控对象上的系统输入，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
同时，如图2所示，本发明还公开了一种磁浮列车轨道不平顺的抑制系统，包括标称控制器、残差生成器和补偿控制器，标称控制器、残差生成器和补偿控制器分别与被控对象相连，残差控制器还与补偿控制器相连，标称控制器为利用线性系统理论建立的系统标称模型而设计；残差生成器基于观测器而构建，系统正常运行时，残差生成器的输出残差值为零，当出现轨道不平顺时，残差值受此影响偏离零，残差信号中包含了轨道不平顺信息，残差信号产生的残差传递给补偿控制器；补偿控制器据残差生成补偿控制量，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。优选地，本系统中还包括与被控对象相连的前置滤波器，该前置滤波器用于提高被控对象对参考输入的跟踪能力。
具体地，如图2所示，标称控制器仅利用参考输入ω与系统输出y的差值e 作为控制器的输入，得到控制器输出uc；前置滤波器根据参考输入ω生成控制分量uv；残差生成器的输入为控制量u与系统输出y，通过构建观测器生成观测
输出
Figure RE-GDA0002474857070000074
并将输出的真值与观测值的差值
Figure RE-GDA0002474857070000075
作为残差传递给补偿控制器；补偿控制器根据残差r生成补偿控制量uq。故此，最终作用在系统上的控制量将不再是传统控制方法下的uc，而是uc、uv以及uq的和，再利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，进而补偿修正系统输入控制量u，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
本发明中设定被控对象的空间表达形式为：
Figure RE-GDA0002474857070000071
其中，k表示离散时刻，x(k+1)为k+1时刻系统状态，x(k)为k时刻系统状态， u(k)为系统输入，y(k)为系统输出，A、B、C和D为系统参数；
标称控制器的空间表达形式为：
Figure RE-GDA0002474857070000072
其中，xc(k+1)为k+1时刻标称控制器状态，xc(k)为k时刻标称控制器状态， e(k)为系统误差，uc(k)为标称控制器输出，Ac、Bc、Cc和Dc为标称控制器参数；
残差生成器的表达形式为：
Figure RE-GDA0002474857070000073
其中，xo(k+1)为k+1时刻残差生成器状态，xo(k)为k时刻残差生成器状态， y(k)为系统输出，yo(k)为残差生成器观测值，r(k)为残差生成器输出，u(k)为系统输入，Ao、Bo、Co、Do和Lo为残差生成器参数；
补偿控制器的离散形式为：
Figure RE-GDA0002474857070000081
其中，xq(k+1)为k+1时刻补偿控制器状态，xq(k)为k时刻补偿控制器状态， uq(k)为补偿控制器输出，r(k)为补偿控制器输入，Aq、Bq、Cq和Dq均为补偿控制器参数；
前置滤波器矩阵的离散形式：
Figure RE-GDA0002474857070000082
其中，xv(k+1)为k+1时刻前置滤波器状态，xv(k)为前置滤波器状态，w(k) 为前置滤波器输入，uv(k)为前置滤波器输出，Av、Bv、Cv和Dv与均为前置滤波器参数。
本发明基于梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，实现设定二次型性能指标：
Figure RE-GDA0002474857070000083
其中，i是迭代次数，λ为迭代步长，k0是窗口初始值，N是窗口宽度，T 为矩阵转置运算符，e(k)为系统误差，u(k)为系统输入控制量，We(k)是与参数无关的关于误差e(k)的权重值，We(k)是与参数无关的关于控制量u(k)的权重值。
性能指标J的值与补偿控制器Q(z)有着密切的关系，控制的目标是通过在线调节补偿控制器来使得二次型性能指标下降。由于参数与补偿控制器的一一对应关系，该控制目标等价于调节参数来使得J快速减小。设定θ＝[Aq，Bq，Cq， Dq]，一种理想的策略就是使参数θ沿着J对参数θ的负梯度方向改变：
θ(i+1)＝θ(i)-λ▽J(i) (7)
其中，▽J(i)表示为：
Figure RE-GDA0002474857070000091
在计算梯度向量
Figure RE-GDA0002474857070000092
需要求取跟踪误差e(k)和控制量u(k)相对于参数θ的偏微分。考虑系统的鲁棒性能在线迭代更新，此时不考虑利用前置滤波器V(z)来提升系统对于参考输入的跟踪能力。此时，
u(k)＝uc(k)+uq(k)＝Ccxc(k)+Dce(k)+Cqxq(k)+Dqr(k)
＝Ccxc(k)+Dc(ω(k)-y(k))+Cqxq(k)+Dqr(k)
＝Ccxc(k)+Dc(ω(k)-r(k)-yo(k))+Cqxq(k)+Dqr(k)
＝Ccxc(k)+Dc(ω(k)-r(k)-Coxo(k)-Dou(k))+Cqxq(k)+Dqr(k) (9)
则由(9)得到：
(I+DcDo)u(k)＝Ccxc(k)-DcCoxo(k)+Cqxq(k)+Dcω(k)+(Dq-Dc)r(k) (10)
定义
Figure RE-GDA0002474857070000093
则
Figure RE-GDA0002474857070000094
进而求得Xc(k)和Xo(k)与ω(k)和r(k)的关系分别为：
Figure RE-GDA0002474857070000095
Figure RE-GDA0002474857070000096
跟踪误差e(k)与ω(k)和r(k)的关系为：
Figure RE-GDA0002474857070000097
公式(4)、(11)、(12)、(13)以及(14)定义了完整的θ与e(k)、u(k) 之间的关系，以上公式的左右两侧分别求取对参数θ的微分即可求的跟踪误差 e(k)和控制量u(k)相对于参数θ的偏微分。参数θ的在线迭代更新可以分步骤进行，即可以独立地对其分量θAB,q、θC,q、θD,q进行迭代更新。
1)参数分量θAB,q的迭代迭代更新
首先，对参数分量θAB,q求取微分:
Figure RE-GDA0002474857070000101
Figure RE-GDA0002474857070000102
Figure RE-GDA0002474857070000103
Figure RE-GDA0002474857070000104
Figure RE-GDA0002474857070000105
利用公式(15)-(19)，可以求得
Figure RE-GDA0002474857070000106
与
Figure RE-GDA0002474857070000107
进而根据公式(20)在线迭代更新参数θAB,q(i)。
Figure RE-GDA0002474857070000108
2)参数分量θC,q的迭代迭代更新
首先，对参数分量θC,q求取微分:
Figure RE-GDA0002474857070000109
Figure RE-GDA0002474857070000111
Figure RE-GDA0002474857070000112
Figure RE-GDA0002474857070000113
Figure RE-GDA0002474857070000114
利用公式(21)-(25)，可以求得
Figure RE-GDA0002474857070000115
与
Figure RE-GDA0002474857070000116
进而根据公式(26)在线迭代更新参数θC,q(i)。
Figure RE-GDA0002474857070000117
3)参数分量θD,q的迭代更新
首先，对参数分量θD,q求取微分:
Figure RE-GDA0002474857070000118
Figure RE-GDA0002474857070000119
Figure RE-GDA0002474857070000121
Figure RE-GDA0002474857070000122
Figure RE-GDA0002474857070000123
利用公式(27)-(31)，可以求得
Figure RE-GDA0002474857070000124
与
Figure RE-GDA0002474857070000125
进而根据公式(32)在线迭代更新参数θD,q(i)。
Figure RE-GDA0002474857070000126
需要说明的是，为更好地阐释利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，可以实现轨道不平顺的抑制目标，以如下仿真为例：
设仿真采样时间为1毫秒，对象为永磁电磁混合型磁浮列车的端部悬浮系统，离散化的系统矩阵为：
Figure RE-GDA0002474857070000127
Ac＝1，Bc＝[0.0391，0.0391]，Cc＝128，Dc＝[6493.8，105.3351] (34)
Figure RE-GDA0002474857070000128
控制器的状态空间表达式为：
Figure RE-GDA0002474857070000129
残差产生器参数为
Figure RE-GDA0002474857070000131
参数化矩阵补偿控制器的阶数取为nq＝1，初始值为：
Aq＝0,Bq＝[1,1],Cq＝0,Dq＝[0,0] (38)
其在线迭代过程按照前面所述步骤进行。设性能指标中的窗口宽度为 N＝1000，仿真过程中Aq、Bq、Cq和Dq每1秒种调节一次。
仿真开始后，从第11秒开始，周期性添加轨道台阶型不平顺。
为显示方便，将以5S为窗口的数据显示在同一横坐标内，通过标签来区分不同的时间段，结果如图3所示。y0为10-15S区间内采用标称控制器时的悬浮间隙，y1、y2、y3、y4分别为10-15S、50-55S、80-85S、480-485S区间内采用磁浮列车轨道不平顺的抑制系统的悬浮间隙。
综上所述，本发明提供的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统，通过构建基于观测器的残差生成器及对被控对象进行补偿的补偿控制器，用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，进而调整作用于被控对象上的系统输入，最终实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标，具有响应迅速、物理实现简单的优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100，利用线性系统理论建立系统标称模型，设计基于标称模型的标称控制器；
S200，构建基于观测器的残差生成器，系统正常运行时，残差生成器的输出残差值为零，当出现轨道不平顺时，残差值受此影响偏离零，残差信号中包含了轨道不平顺信息；
S300，残差信号产生的残差传递给补偿控制器；
S400，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
2.根据权利要求1所述的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，其特征在于，步骤S400具体为：
S401，补偿控制器根据残差生成补偿控制量；
S402，标称控制器输出的控制量与补偿器生成的补偿控制量共同作为系统输入作用于被控对象上；
S403，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，进而调整作用于被控对象上的系统输入，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
3.根据权利要求2所述的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，其特征在于，所述标称控制器利用参考输入与系统输出的差值作为输入；所述残差控制器的输入为作用于被控对象上的输入与系统输出之和。
4.根据权利要求3所述的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，其特征在于，所述被控对象的空间表达形式为：
Figure FDA0002369408640000011
其中，k表示离散时刻，x(k+1)为k+1时刻系统状态，x(k)为k时刻系统状态，u(k)为系统输入，y(k)为系统输出，A、B、C和D为系统参数；
所述标称控制器的空间表达形式为：
Figure FDA0002369408640000021
其中，xc(k+1)为k+1时刻标称控制器状态，xc(k)为k时刻标称控制器状态，e(k)为系统误差，uc(k)为标称控制器输出，Ac、Bc、Cc和Dc为标称控制器参数；
所述残差生成器的表达形式为：
Figure FDA0002369408640000022
其中，xo(k+1)为k+1时刻残差生成器状态，xo(k)为k时刻残差生成器状态，y(k)为系统输出，yo(k)为残差生成器观测值，r(k)为残差生成器输出，u(k)为系统输入，Ao、Bo、Co、Do和Lo为残差生成器参数。
5.根据权利要求4所述的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，其特征在于，所述补偿控制器的离散形式为：
Figure FDA0002369408640000023
其中，xq(k+1)为k+1时刻补偿控制器状态，xq(k)为k时刻补偿控制器状态，uq(k)为补偿控制器输出，r(k)为补偿控制器输入，Aq、Bq、Cq和Dq均为补偿控制器参数。
6.根据权利要求5所述的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，其特征在于，通过如下公式在线迭代更新补偿控制器参数Aq和Bq的参数分量θAB,q：
Figure FDA0002369408640000024
其中，i为迭代次数，λ为迭代步长，k0是窗口初始值，N是窗口宽度，T为矩阵转置运算符，e(k)为系统误差，u(k)为系统输入控制量，We(k)是与参数无关的关于误差e(k)的权重值，Wu(k)是与参数无关的关于控制量u(k)的权重值，
Figure FDA0002369408640000031
为u(k)对θAB,q(k)的偏导数，
Figure FDA0002369408640000032
为e(k)对θAB,q(k)的偏导数，θAB,q(i+1)为k+1时刻参数，θAB,q(i)为k时刻参数。
7.根据权利要求5所述的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，其特征在于，通过如下公式在线迭代更新补偿控制器参数Cq的参数分量θC,q：
Figure FDA0002369408640000033
其中，i为迭代次数，λ为迭代步长，k0是窗口初始值，N是窗口宽度，T为矩阵转置运算符，e(k)为系统误差，u(k)为系统输入控制量，We(k)是与参数无关的关于误差e(k)的权重值，Wu(k)是与参数无关的关于控制量u(k)的权重值，
Figure FDA0002369408640000034
为u(k)对θAB,q(k)的偏导数，
Figure FDA0002369408640000035
为u(k)对θAB,q(k)的偏导数，θC,q(i+1)为k+1时刻参数，θC,q(i)为k时刻参数。
8.根据权利要求5所述的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，其特征在于，通过如下公式在线迭代更新补偿控制器参数Dq的参数分量θD,q：
Figure FDA0002369408640000036
其中，i为迭代次数，λ为迭代步长，k0是窗口初始值，N是窗口宽度，T为矩阵转置运算符，e(k)为系统误差，u(k)为系统输入控制量，We(k)是与参数无关的关于误差e(k)的权重值，Wu(k)是与参数无关的关于控制量u(k)的权重值，
Figure FDA0002369408640000037
为u(k)对θD,q(k)的偏导数，
Figure FDA0002369408640000038
为e(k)对θD,q(k)的偏导数，θD,q(i+1)为k+1时刻参数，θD,q(i)为k时刻参数。
9.根据权利要求2所述的磁浮列车轨道不平顺的抑制方法，其特征在于，还包括用于提高被控对象对参考输入的跟踪能力的前置滤波器，所述前置滤波器根据参考输入生成滤波控制分量，所述滤波控制分量与标称控制器输出的控制量、补偿器生成的补偿控制量共同作为系统输入作用于被控对象上。
10.一种磁浮列车轨道不平顺的抑制系统，其特征在于，包括分别与被控对象相连的标称控制器、残差生成器和补偿控制器，所述残差控制器还与补偿控制器相连，其中：
所述标称控制器为利用线性系统理论建立的系统标称模型而设计；
所述残差生成器基于观测器而构建，系统正常运行时，残差生成器的输出残差值为零，当出现轨道不平顺时，残差值受此影响偏离零，残差信号中包含了轨道不平顺信息，残差信号产生的残差传递给补偿控制器；
所述补偿控制器据残差生成补偿控制量，利用梯度下降法在线迭代更新补偿控制器参数的数值，用于实现使补偿控制器抑制轨道不平顺的目标。
CN202010045983.6A 2020-01-16 2020-01-16 一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统 Active CN111270574B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010045983.6A CN111270574B (zh) 2020-01-16 2020-01-16 一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010045983.6A CN111270574B (zh) 2020-01-16 2020-01-16 一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111270574A true CN111270574A (zh) 2020-06-12
CN111270574B CN111270574B (zh) 2022-02-25

Family

ID=70999082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010045983.6A Active CN111270574B (zh) 2020-01-16 2020-01-16 一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111270574B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115616921A (zh) * 2022-12-19 2023-01-17 中国人民解放军国防科技大学 一种电磁悬浮系统的增量式控制方法、装置以及介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004020471A (ja) * 2002-06-19 2004-01-22 Kajima Corp レール上台車の走行軌跡検出方法及び装置
US20060271291A1 (en) * 2005-05-04 2006-11-30 Meyer Thomas J Train navigator with integral constrained GPS solution and track database compensation
CN101922132A (zh) * 2009-06-12 2010-12-22 北京交大创新科技中心 客运专线板式无砟轨道精调机数字控制系统及其控制方法
CN103343498A (zh) * 2013-07-24 2013-10-09 武汉大学 一种基于ins/gnss的轨道不平顺检测系统及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004020471A (ja) * 2002-06-19 2004-01-22 Kajima Corp レール上台車の走行軌跡検出方法及び装置
US20060271291A1 (en) * 2005-05-04 2006-11-30 Meyer Thomas J Train navigator with integral constrained GPS solution and track database compensation
CN101922132A (zh) * 2009-06-12 2010-12-22 北京交大创新科技中心 客运专线板式无砟轨道精调机数字控制系统及其控制方法
CN103343498A (zh) * 2013-07-24 2013-10-09 武汉大学 一种基于ins/gnss的轨道不平顺检测系统及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DANFENG ZHOU: "An adaptive vibration control method to suppress the vibration of the maglev train caused by track irregularities", 《JOURNAL OF SOUND AND VIBRATION》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115616921A (zh) * 2022-12-19 2023-01-17 中国人民解放军国防科技大学 一种电磁悬浮系统的增量式控制方法、装置以及介质
CN115616921B (zh) * 2022-12-19 2023-03-10 中国人民解放军国防科技大学 一种电磁悬浮系统的增量式控制方法、装置以及介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN111270574B (zh) 2022-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. An adaptive vibration control method to suppress the vibration of the maglev train caused by track irregularities
Hiramoto et al. Optimal sensor/actuator placement for active vibration control using explicit solution of algebraic Riccati equation
Martin ON THE CONTROL OF FLEXIBLE MECHANICAL SYSTEMS.
CN111270574B (zh) 一种磁浮列车轨道不平顺的抑制方法及系统
Sencer et al. Design and application of a sliding mode controller for accurate motion synchronization of dual servo systems
Gutierrez et al. 5-DOF real-time control of active electrodynamic MAGLEV
Du et al. Nonlinear extended state observer-based output feedback stabilization control for uncertain nonlinear half-car active suspension systems
Beijen et al. Mixed feedback and feedforward control design for multi-axis vibration isolation systems
Liang et al. Sag feedback based multi-roll coordinating optimal control of a low-tension roll-to-roll system
Miranda-Colorado et al. Integral sliding modes with nonlinear-control for time-varying minimum-phase underactuated systems with unmatched disturbances
de Boeij et al. Real-time control of the 3-DOF sled dynamics of a null-flux Maglev system with a passive sled
Snamina et al. Active suspension based on low dynamic stiffness
CN114167734B (zh) 一种强耦合非线性系统高精度控制方法及控制系统
CN116449710A (zh) 一种具有高共振模态柔性系统的负虚化方法
Deng et al. On dual compensation to disturbances and uncertainties for inertially stabilized platforms
Yonezawa et al. Efficient parameter tuning to enhance practicability of a model-free vibration controller based on a virtual controlled object
Horng et al. Rejection of limit cycles induced from disturbance observers in motion control
CN109465827B (zh) 单反馈单驱动刚柔耦合平台控制方法
Popp Mathematical modeling and control system design of maglev vehicles
Hakvoort et al. Active vibration isolation by model reference adaptive control
Kelder Active Vibration Isolation with an Active Stage
Sinha et al. Analytical and design aspects of magnetically suspended vehicles
Ding et al. Vibration isolation of an electromagnetic actuatorwith passive gravity compensation
Hung et al. Designing a Kalman–Bucy State Estimator for a Full Vertical Car Model
Zhu et al. Actuator failure compensation control scheme of the nonlinear triangular systems by static gain technique

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant