列车制动系统辨识和自适应控制精选.doc

1、系统辨识部分 列车制动系统介绍 当司机操纵控制手柄时制动控制器收到司机请求的目标加速度它根据车重和车速进行相应补偿然后计算出所需制动力和分配方案最后驱动执行机构完成制动力的输出 1.2 收集先验知识 ATO 图1 制动模型框图 1.3 数学模型分析[3] 制动控制器通过反馈调节实现对目标加速度的跟踪，这是一个动态的过程。这个过程可以用一阶动态系统近似，另外考虑到系统传输延时，则可以用下面方程进行描述 （1） 式中为控制加速度它是由制动系统控制器的作用而是列车产生的加速度为系统响应时间常数为传输延迟 车辆实际加速度at)由控制加速度和环境构成车辆速度由实际速度决定 （2） （3） 目标加速度A(t)为列车制动控制器的输入指令，它通过驾驶员或ATO控制u(t)(制动指令)产生，它们之间的关心可以用式（4）静态函数关系描述。 （4） 以上方程描述了从ATO控车角度看到的列车制动模型它可以图 图 其中输入为驾驶员或ATO控制指令式和是需要辨识的参数 辨识式，但是由于的干扰无法从测量的实时速度中获得 （5） 那么 （6） 1.4 稳态响应参数估计 暂态响应消失后 可以看出如果u i=1,2,3，…，N （8） 实验测量数据为 U(t) 1 2 3 4 5 A(t) -20.7 -39.5 -58.4 -77.3 96.1 6 7 -115.0 -133.8 用matlab对其进行线性拟合，代码为： clear u=[1,2,3,4,5,6,7]; A=[-20.7,-39.5,-58.4,-77.3,-96.1,-115.0,-133.8]; for i=1:7; Z(i)=A(i); end ZL=Z HL=[u(1),1;u(2),1;u(3),1;u(4),1;u(5),1;u(6),1;u(7),1] c1=HL*HL; c2=inv(c1); c3=HL*ZL; c4=c2*c3 a=c4(1) b=c4(2) 程序运行结果： ZL = -20.7000 -39.5000 -58.4000 -77.3000 -96.1000 -115.0000 -133.8000 HL = 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 c4 = -18.8571 -1.8286 a = -18.8571 b = -1.8286 即可得 （9） 1.5 动态响应参数辨识与仿真 为了方便计算我们将A作为输出 式（1）描述了从目标加速度到控制加速度以和为参数的传递函数表示为，s为拉普拉斯变换变量最优的参数应该是使输入 （10） （11） 式中是的反变换误差大小用式[1][3]。 （12） 取则 13） 对式（13）进行Z变换，取采样时间为，得到离散系统的传递函数 （14） 则有 式中是方差为白噪声干扰 制动控制系统为时滞系统，数据不能突变，将输入信号定为阶跃信号，用递 推最小二乘法进行参数估计。 算法步骤： 1.设置和P（0），输入初始数据； 2.采样当前输出y(k)和输入u(k)； 3.利用最小二乘法估计递推公式，计算K(k),和P(k)； 4，返回第二步，继续循环[4]。 仿真程序如下： clear all; close all; a=[1 -0.08208]; b=[0.8647 0.05325]; d=2; %对象参数 na=length(a)-1; nb=length(b)-1; %B的阶次 L=500; %仿真长度 y1=1;y2=1;y3=1;y4=1;生成M序列for i=1:L; %生成M序列 x1=xor(y3,y4); x2=y1;x3=y2;x4=y3;y(i)=y4; if y(i)0,u(i)=y