基于狀態(tài)估計(jì)的高速鐵路受電弓主動(dòng)控制方法研究

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1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：U225.3密級(jí)：公開(kāi)國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：625西南交通大學(xué)研究生學(xué)位論文基于狀態(tài)估計(jì)的高速鐵路受電弓主動(dòng)控制方法研究年級(jí)二O一二級(jí)姓名魯小兵申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別工學(xué)博士專(zhuān)業(yè)電氣工程指導(dǎo)老師劉志剛教授/博導(dǎo)二零一八年一月二十日ClassifiedIndex:U225.3U.D.C:625SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationSTATEESTIMATION-BASEDACTIVECONTROLSTRATEGYOFHIGH-SPEEDRAILWAYPANTOGRAPHGrade:2012Candidate:Lu

2、XiaobingAcademicDegreeAppliedfor:Ph.DSpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.LiuZhigangJan.20,2018西南交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)西南交通大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)印手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１．保密□，在年解密后適用

3、本授權(quán)書(shū)；２．不保密Ｓ／，使用本授權(quán)書(shū)。“”（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打Ｖ）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)老師簽名：曰期丨６：川Ｈ曰期：西南交通大學(xué)博士學(xué)位論文創(chuàng)新性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研宄工作所得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其傖個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研宄成果。對(duì)本文的研宄斂出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中作了明確的說(shuō)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：１受電弓在不同非理想條件下的狀態(tài)獲取問(wèn)題（）：給出了基于卡爾曼濾波器的可同時(shí)考慮ｆｌ

4、測(cè)數(shù)據(jù)隨機(jī)丟失和模型參數(shù)擾動(dòng)的受電弓狀態(tài)魯棒迭代估計(jì)方法（論文３．２節(jié)）；給出了應(yīng)用自適應(yīng)容積卡爾曼濾波器實(shí)現(xiàn)噪聲統(tǒng)計(jì)特性未知時(shí)的受電弓狀態(tài)估計(jì)方法（論文３．３節(jié)）；給出了應(yīng)用自適應(yīng)積強(qiáng)跟蹤態(tài)計(jì)現(xiàn)ｆｉ測(cè)噪聲統(tǒng)計(jì)性未容狀估實(shí)特知且時(shí)時(shí)的（變受電弓狀態(tài)估計(jì)方法論文３．４節(jié)２基于驗(yàn)先信息的受電有系（）弓限頻域控制方法：提出了面向控制的弓網(wǎng)統(tǒng)增廣矩狀態(tài)空間模型，分析了主陣動(dòng)控制的目標(biāo)問(wèn)題；給出了多目標(biāo)旮棒控制器，同時(shí)考觸、．慮了接力標(biāo)準(zhǔn)差和平均值作動(dòng)器輸出以受電控制對(duì)接鮭的影響（論文４３及弓網(wǎng)）接鮭，節(jié)；用密度分析力先驗(yàn)信息辨識(shí)其中所包含的接蝕有結(jié)構(gòu)利功

5、率譜了了網(wǎng)固特息驗(yàn)信息的受電多有頻域控制器，結(jié)合狀態(tài)估；設(shè)計(jì)了基于先弓目標(biāo)限計(jì)實(shí)現(xiàn)了征信）態(tài)（論４．４節(jié)。狀反饋控制文電標(biāo)笹榨控方法：為提高控制實(shí)性３動(dòng)器時(shí)滯的受弓多目制器用，根據(jù)考慮作作（）時(shí)確定，利用顯式設(shè)計(jì)方法分別給出了確定時(shí)滯（論文５．３節(jié)）和隨動(dòng)器滯是否已知或，）的基于態(tài)計(jì)的受電弓目標(biāo)主動(dòng)控制方法觸時(shí)滯（論文５．４下?tīng)罟蓝嘟档徒恿?biāo)機(jī)節(jié)的控提髙時(shí)存在。動(dòng)器出，時(shí)滯制器極大了滯下的控制差的同時(shí)限制了作輸考慮效率準(zhǔn)論文者簽名：學(xué)位作〇１＞６０曰期：．．．．＇？．■■？．西南交通大學(xué)博士研究生學(xué)位論文第I頁(yè)摘要高速

6、鐵路安全可靠運(yùn)行的一個(gè)重要條件是接觸網(wǎng)與受電弓穩(wěn)定的滑動(dòng)接觸，二者的動(dòng)態(tài)耦合質(zhì)量在一定程度上決定了車(chē)輛受流質(zhì)量，其重要標(biāo)志之一就是弓網(wǎng)接觸力的波動(dòng)程度。隨著運(yùn)行速度的不斷提高，再加上外界環(huán)境的影響，弓網(wǎng)接觸力波動(dòng)越來(lái)越劇烈，嚴(yán)重干擾了為車(chē)載牽引設(shè)備的供能。受電弓主動(dòng)控制是降低接觸力波動(dòng)的有效途徑和手段。但過(guò)去研究存在模型簡(jiǎn)單導(dǎo)致驗(yàn)證不充分、不考慮控制器輸入以及未考慮實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的作動(dòng)器時(shí)滯等多種問(wèn)題。基于此，本文以高速鐵路受電弓、單弓-網(wǎng)系統(tǒng)和雙弓-網(wǎng)系統(tǒng)為主要研究對(duì)象，以降低弓網(wǎng)系統(tǒng)接觸力波動(dòng)為主要目標(biāo)，以受電弓主動(dòng)控制為主要手段，以“弓網(wǎng)系統(tǒng)建?！茈姽瓲顟B(tài)估計(jì)→基于

7、估計(jì)的有限頻域控制→考慮作動(dòng)器時(shí)滯的控制器設(shè)計(jì)”為研究路線研究了高速鐵路受電弓主動(dòng)控制中的若干關(guān)鍵問(wèn)題。首先，建立了弓網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)耦合模型。在受電弓建模方面，利用拉格朗日方程建立了受電弓框架的整體運(yùn)動(dòng)微分方程，通過(guò)對(duì)不同桿件動(dòng)能、勢(shì)能和外力分析，推導(dǎo)了受電弓多剛體模型；建立了受電弓三元?dú)w算質(zhì)量模型。在接觸網(wǎng)建模方面，將接觸線和承力索在特定時(shí)刻接觸點(diǎn)處的位移表示為一系列正弦函數(shù)和的形式，結(jié)合單元力分析，建立了基于模態(tài)分析法的接觸網(wǎng)模型；建立了基于非線性索單元的接觸線和承力索模型以及基于非線性桿單元的吊弦模型，進(jìn)而建立了