基于極點(diǎn)配置算法的列車橫向半主動(dòng)懸掛自適應(yīng)pid控制系統(tǒng)

1、Comment[x1]:二號(hào)宋體Comment[x2]:四號(hào)宋體。碩士研究生須將導(dǎo)師列為通訊作者（詳見頁腳）Comment[x3]:詳細(xì)到二級(jí)單位，省市，郵編Comment[S4]:300字左右，按照目的、方法、結(jié)果、結(jié)論的順序書寫。Comment[x5]:請(qǐng)列出“首關(guān)鍵詞”。首關(guān)鍵詞是三級(jí)學(xué)科名稱，可在我刊網(wǎng)站查詢keji.hebust.Comment[x6]:請(qǐng)列出中圖分類號(hào)Comment[x7]:第一個(gè)單詞首字母和專有名詞首字母大

2、寫，其他一般小寫Comment[x8]:姓全大寫，名首字母大寫。Comment[x9]:英文部分全部使用英文標(biāo)點(diǎn)，每個(gè)標(biāo)點(diǎn)后空半字空（1個(gè)英文字符寬）第32卷第期河北工業(yè)科技Vol.32No.2015年月HebeiJournalofIndustrialScienceTechnology2015收稿日期：20140311；修回日期：20140406；責(zé)任編輯：基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（61134002）作者簡(jiǎn)介：金光大（1986—），男

3、，遼寧新民人，碩士研究生，主要從事電氣系統(tǒng)控制及信息技術(shù)方面的研究。通信作者：金煒東教授，博士生導(dǎo)師。Email:u.金光大，金煒東，李明.基于極點(diǎn)配置算法的列車橫向半主動(dòng)懸掛自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].河北工業(yè)科技，2015，32（1）：JINGuangdaJINWeidongLIMingl.DesignofadaptivePIDcontrolsystemofvehiclelateralsemiactivesuspensionba

4、sedonpoleplacementalgithm[J].HebeiJournalofIndustrialScienceTechnology2015，32（1）：基于極點(diǎn)配置算法的列車橫向半主動(dòng)懸掛自適應(yīng)基于極點(diǎn)配置算法的列車橫向半主動(dòng)懸掛自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)金光大，金煒東，李明（西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，四川成都610031）摘要：為了使PID控制器具備自適應(yīng)能力，以適應(yīng)列車受到外部環(huán)境擾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化，使用了

5、增量式數(shù)字PID控制器，將PID控制器與極點(diǎn)配置控制算法結(jié)合，利用極點(diǎn)配置算法在線實(shí)時(shí)優(yōu)化KP，KI，KD參數(shù)，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)極點(diǎn)配置PID控制器，實(shí)現(xiàn)了KP，KI，KD參數(shù)的自動(dòng)校正。給出了基于極點(diǎn)配置自適應(yīng)PID的高速列車半主動(dòng)懸掛控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，利用MATLABSimulink搭建仿真平臺(tái)，進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明：基于極點(diǎn)配置算法的列車半主動(dòng)懸掛自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)能夠有效降低列車橫向振動(dòng)。（適當(dāng)?shù)慕Y(jié)論）。關(guān)鍵詞：自適應(yīng)；PI

6、D；懸掛系統(tǒng)；控制中圖分類號(hào)：TP29文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi:10.7535hbgykj.2015yxDesignofadaptivePIDcontrolsystemofvehiclelateralsemiactivesuspensionbasedonpoleplacementalgithmJINGuangdaJINWeidongLIMing(SchoolofElectricalEngineeringSouthwestJiaotongUn

7、iversityChengduSichuan610031China)Abstract:IndertoletthePIDcontrollertohavetheabilitysuitingtochangingstructuralparameterswhenthetrainisinterferedbytheexternalenvironmentincrementaldigitalPIDcontrollerisused.Theadaptivep

8、oleplacementPIDcontrollerisdesignedbycombiningPIDcontrollerthepoleplacementalgithmtooptimizetheKPKIKDparametersonlinecrectthemselvesautomatically.ThenbasedonthepoleplacementalgithmadaptivePIDcontrollerthesemiactivesuspen

9、sioncontrolsystemofthehighspeedtrainsispresented.ThesimulationresultsbyusingMATLABSimulinkshowthat文章編號(hào)文章編號(hào):10081534(2015)000001002015年河北工業(yè)科技第32卷主動(dòng)懸掛由于能夠主動(dòng)提供可控的阻尼力，可達(dá)到最優(yōu)的減振效果，但是全主動(dòng)懸掛系統(tǒng)需要耗費(fèi)額外的大量能源，使用價(jià)格昂貴的作動(dòng)器，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一旦發(fā)生故障，

10、則會(huì)嚴(yán)重影響列車的運(yùn)行。半主動(dòng)懸掛的減振效果不如全主動(dòng)懸掛，但是優(yōu)于被動(dòng)懸掛，可以說半主動(dòng)懸掛的目的就是能夠通過調(diào)節(jié)阻尼器的阻尼值來盡量模擬全主動(dòng)懸掛的控制效果，而且不需要額外提供能源，不需要作動(dòng)器，造價(jià)較低，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可方便地轉(zhuǎn)變?yōu)楸粍?dòng)懸掛，能夠保證列車的安全運(yùn)行，所以盡管半主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的減振效果不如全主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，但是仍然獲得了較為廣泛的認(rèn)可和關(guān)注[1214]。2列車自適應(yīng)半主動(dòng)懸掛控制系統(tǒng)列車自適應(yīng)半主動(dòng)懸掛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

11、2.1極點(diǎn)配置自適應(yīng)極點(diǎn)配置自適應(yīng)PID控制結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)極點(diǎn)配置自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)是一種應(yīng)用廣泛的自適應(yīng)控制方法，這種方法與系統(tǒng)辨識(shí)是密不可分的[15]。極點(diǎn)配置自適應(yīng)PID的控制思想是通過系統(tǒng)辨識(shí)在線的估計(jì)和擬合未知被控對(duì)象的模型，根據(jù)在線辨識(shí)的結(jié)果優(yōu)化自校正控制器的參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)先設(shè)想的目標(biāo)。該系統(tǒng)一般是雙控制環(huán)結(jié)構(gòu)，外環(huán)是常規(guī)的反饋控制環(huán)，內(nèi)環(huán)有2個(gè)作用：系統(tǒng)辨識(shí)和控制器參數(shù)的校正與優(yōu)化。圖2即為極點(diǎn)配置自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)

12、的基本原理圖。由圖2中可以看出，本文采用17自由度列車橫向半主動(dòng)懸掛模型作為被控對(duì)象，17自由度分別為車體和2臺(tái)轉(zhuǎn)向架的橫移，側(cè)滾和搖頭以及4個(gè)輪對(duì)的橫移和搖頭，通過在線辨識(shí)得到被控對(duì)象的輸入輸出模型，針對(duì)該模型進(jìn)行極點(diǎn)配置，使配置后的極點(diǎn)在期望的位置上，進(jìn)而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能。PID控制器有較強(qiáng)的魯棒性和廣泛的應(yīng)用，如果能夠根據(jù)一定的策略自動(dòng)校正PID控制器的參數(shù)，不失為一種好的控制方法，列車的運(yùn)行線路很長(zhǎng)，常常會(huì)遇到不同的擾動(dòng)

13、和路況，單一不變的PID參數(shù)不能使列車在任何路況下都運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)下，所以需要根據(jù)不同的擾動(dòng)和路況對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，才能取得較好的控制效果。17自由度列車模型辨識(shí)PID參數(shù)計(jì)算器y擾動(dòng)u可調(diào)參數(shù)PID控制器re圖2極點(diǎn)配置自適應(yīng)PID控制結(jié)構(gòu)圖Fig.2PoleplacementadaptivePIDcontrolstructurediagram2.2極點(diǎn)配置的實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)配置的實(shí)現(xiàn)使用在自適應(yīng)控制中應(yīng)用較為廣泛的CARMA(con