一種不依賴系統(tǒng)模型的控制方法及其在高速列車弓網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、近年來鐵路事故頻發(fā)，例如溫州“7.23”，讓我們更加清醒的意識(shí)到鐵路系統(tǒng)安全有效運(yùn)行的重要性。高速列車安全運(yùn)行涉及到很多關(guān)鍵技術(shù)，弓網(wǎng)系統(tǒng)便是其一。高速列車動(dòng)力來源于弓網(wǎng)系統(tǒng)，保證受電弓與接觸網(wǎng)之間平穩(wěn)接觸是列車獲得良好受流的重要條件。
　　弓網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)耦合系統(tǒng)，二者之間通過接觸力進(jìn)行相互作用。接觸壓力過大，會(huì)導(dǎo)致接觸線和受電弓的弓頭滑板磨損，而當(dāng)接觸壓力比較小時(shí)，接觸的電阻增大會(huì)影響受流過程，可能會(huì)產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，嚴(yán)重影響受

2、流效率。保證受電弓與接觸網(wǎng)之間平穩(wěn)接觸，也即是令弓網(wǎng)間接觸力保持恒定不變。而受電弓和接觸網(wǎng)之間的接觸力保持平穩(wěn)是最佳的受流條件，但是現(xiàn)實(shí)情況中，弓網(wǎng)運(yùn)行過程中要得到一個(gè)恒定的接觸力是很難實(shí)現(xiàn)的。
　　主動(dòng)控制受電弓成為目前世界各國(guó)都在努力研究的方向。通過主動(dòng)控制技術(shù)對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)的振動(dòng)進(jìn)行有效的抑制，使得弓網(wǎng)間接觸壓力保持在理想接觸壓力附近，提高受流質(zhì)量、減小設(shè)備磨損。
　　目前大部分成果主要基于線性模型來進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)，或者

3、沒有考慮弓網(wǎng)的相互作用，由于列車的弓網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的耦合系統(tǒng)，并且受多種因素影響，因而簡(jiǎn)單的線性系統(tǒng)模型并不能為控制器的設(shè)計(jì)提供很好的信息。另外一方面，現(xiàn)有的大部分控制策略，太過依賴系統(tǒng)模型。實(shí)際上，系統(tǒng)在高速運(yùn)行過程下，由于天氣、隧道等原因?qū)е孪到y(tǒng)有很多不確定性，同時(shí)高速情況下，弓網(wǎng)間的耦合作用會(huì)變得更加復(fù)雜，因此基于線性模型的控制器設(shè)計(jì)的實(shí)用意義并不大，但是為研究者提供了大量理論依據(jù)。很明顯，為了改善弓網(wǎng)的主動(dòng)控制問題，要從兩方面

4、入手，首先是考慮弓網(wǎng)耦合作用及外界不確定擾動(dòng)，建立符合實(shí)際情況的非線性系統(tǒng)模型;其次運(yùn)用非線性理論，設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)模型依賴程度不高的控制器。
　　本文首先分析不同類型的受電弓和接觸網(wǎng)模型，從而建立了兩自由度弓網(wǎng)系統(tǒng)非線性耦合模型?；诖四Ｐ?，分析系統(tǒng)處于三種不同的環(huán)境下控制器的設(shè)計(jì)，從而提出不基于系統(tǒng)模型部分狀態(tài)反饋的類PI控制器，該控制方案本質(zhì)上是獨(dú)立系統(tǒng)的模型，盡管在穩(wěn)定性分析時(shí)用到模型信息，但是在控制器設(shè)計(jì)和實(shí)施的過程中不需要。