摘要：列车执行器未知故障引起的动力部分损失、列车模型参数不确定和未知外界干扰可能会造成停车精度降低进而影响运行效率,为解决上述问题影响下的动车组速度跟踪和精准停车问题,考虑设计一种输入饱和的自适应控制方案。首先,考虑列车的非线性,建立执行器复合故障下的多质点列车动力学模型,使用存在有界逼近误差的光滑非线性函数来逼近饱和函数,并根据中值定理将非仿射系统转换为仿射系统。其次,基于动车组故障模型,结合自适应模糊逻辑系统和反步法设计一种不需要执行器故障信息的自适应模糊容错控制器,利用自适应模糊逻辑系统逼近系统中未知外部干扰、模型不确定项等系统函数,并通过使用范数估计方法使得每个模糊逻辑系统只需要一个自适应参数,降低系统自适应更新律的复杂度。然后,根据李雅普诺夫稳定性定理证明闭环系统所有信号均有界,并且通过选取适当的控制器参数可保证跟踪误差收敛到原点附近任意小的邻域内。最后,选取CRH5型动车组作为控制对象进行仿真试验。仿真数据显示:控制器可以确保动车组平稳运行,同时使得最终停车误差在±0.5 cm以内,并且控制输入始终在受限范围内。仿真结果说明所设计的控制器可以在执行器复合故障和输入饱和同时存在的情况下完成预期控制目标并有效抑制外界干扰与模型不确定的影响。

摘要：为研究微地形下架空输电导线风振特性以完善输电线路抗风设计,采用计算流体动力学方法(CFD)模拟得出微地形下不同线路处风速及攻角变化规律,并推导输电导线相对运动时的脉动风荷载。建立跨越微地形的三跨输电导线有限元模型,利用谐波合成法(WAWS)模拟时间和空间相关的线路脉动风场,对导线施加风荷载,分析微地形下输电导线风振响应。研究结果表明:在微地形下,来流经谷口与山顶时加速明显,水平风速最大加速比达到1.42,坡前垂向风速不可忽略;相较平地风场,跨越山谷、山顶线路第二跨导线的跨中水平位移幅值分别增大58.27%和56.39%,导线水平张力和绝缘子风偏角度大幅增加,导线覆冰舞动可能导致空气间隙不足发生放电,在抗风设计时须增大设计风速;坡前线路风振位移减小,可适当减小安全裕度。研究结果可为复杂山地地形下输电导线抗风设计提供参考。

摘要：针对列车运输能力与客流时空分布不匹配的问题,提出列车灵活编组方案和短编组小间隔自适应控制方法。首先,根据新型列控系统的特点,设计列车自适应闭环控制框架,构建列车最小追踪间隔模型,提出大小交路列车在小交路通信协同运行的编组方案。其次,根据列车编组方案短编组小间隔控制需求,基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)算法设计列车自适应控制模型,模型中通过设置奖励函数实现列车多目标控制,通过设计神经网络输出列车最优控制策略。然后,利用Matlab/Simulink仿真平台,以上海地铁2号线2A-2A列车通信协同运行为例,设置其追踪间隔为10 s,搭建加入随机阻力扰动的列车自适应控制模型并进行训练。研究结果表明:列车停车误差为0.1 m,准时误差为0.2 s,协同速度差小于2 km/h,区间最小追踪间隔为180.6 m,满足列车精准停车、速度协同和间隔安全性要求。针对DDPG算法估值过高而导致列车运行速度波动的问题,将神经网络中的Critic网络进行改进,改进后训练仿真表明:列车停车误差为0.03 m,准时误差为0.1 s,协同速度差小于2 km/h,区间最小追踪间隔为181.1 m,列车停车精度和间隔安全性均有提高,且速度波动相对平稳。最后,为验证该控制方法的实时性和安全性,假设前车在意外情况下减速停车,经仿真验证:后车停车误差为1.3 s,停车间隔为220.8 m,满足实时性和安全性的要求。研究成果可为城市轨道交通提供一种灵活匹配客流量的行车编组方案,为新型列控系统列车短编组小间隔运行提供一种安全高效的自适应控制方法。

摘要：针对高速铁路道岔设备故障频繁,现场维修工作量大等问题,提出基于多维尺度缩放法(MDS)和改进麻雀搜索算法(SSA)优化支持向量机(SVM)的高速铁路道岔故障诊断模型。首先以ZDJ9道岔转换功率曲线为研究对象,总结现场典型道岔故障类型及故障原因,分别提取道岔功率曲线的时域、频域特征指标以及小波包能量熵,组成特征指标向量;其次采用MDS方法进行多维特征指标的降维优化,建立道岔故障特征指标样本数据库;最后利用改进Circle混沌映射初始化种群,并通过自适应t分布增强麻雀种群的多样性,再以改进SSA算法优化SVM模型中的惩罚因子和核函数方差2个关键参数,构建改进SSA-SVM的道岔故障诊断模型。故障诊断结果表明,本模型的故障诊断正确率高达96.25%,诊断效果优于其他方法,可以为道岔设备的故障维修提供理论依据。

摘要：针对列车在外部干扰和不确定动态下的速度控制问题,设计了融合积分反步法和线性自抗扰的复合控制方案.首先,考虑列车具有强耦合性,为了更加符合列车真实的纵向动力学特性和受力情况,建立了具有时变系数的多质点模型.其次,为了降低参数调节的难度,跟踪微分器和扩张状态观测器均采用线性形式.跟踪微分器用于求取微分信号,同时具有滤波作用.利用跟踪微分器对虚拟控制量进行求导,正好可解决反步法中存在的“微分爆炸”问题.扩张状态观测器用于实时估计总和扰动.此外,利用积分反步法改进了误差反馈控制律,设计了一种积分反步线性自抗扰控制(IBS-LADRC)算法.最后,证明了观测误差的收敛性及闭环系统稳定性.结合杭州地铁6号线AH型动车组参数和实际线路数据进行仿真,并将IBSLADRC与反步法、线性自抗扰算法、PID控制进行对比,结果表明:IBS-LADRC方法下各动力单元速度误差均处在±0.04 km/h以内,加速度处在±1 m/s2以内,加速度和速度误差均变化较平稳;车钩力相对其他3类方法最小,变化也最平缓,最大车钩力仅为2 320 N;本文控制策略对列车期望速度具有较高的跟踪精度,有利于保证车钩安全,防止车钩断裂,并提高列车运行的安全性、平稳性及乘客舒适度.

摘要：针对双向感应耦合电能传输(ICPT)系统的混杂特性及移相控制方法下系统启动、不同功率传输模式切换时电流波动大的问题,分析了双LCC型补偿拓扑双向ICPT系统的拓扑特性,给出了双向ICPT系统变换器运行的各工作模态。基于混杂自动机理论建立了双向ICPT系统的混杂自动机模型,推导了系统在不同工作模态下的状态空间方程,并根据系统连续状态量与各工作模态间的关系,确定了系统不同工作模态发生切换的边界条件。在此基础上,将双向ICPT系统的控制问题转化为系统离散状态模式边界条件的选择问题,设计了系统混杂控制策略。最后基于MATLAB/Simulink搭建系统仿真模型,验证了模型的正确性和所提控制方法的可行性。与传统移相控制策略进行对比,所提方法有效改善了系统启动及不同功率传输模式切换时的电流波动现象,有利于双向ICPT系统的稳定运行。

摘要：高速铁路普遍采用传统的车地(Train-to-Ground,T2G)通信,针对传统T2G通信存在轨旁设备多、传输延时高和系统容量不足的问题,提出一种车车(Train-to-Train,T2T)通信混合预编码(Hybrid Precoding,HP)的传输方案来弥补T2G通信的不足。在T2T通信中引入毫米波(Millimeter Wave,mmWave)、大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)和HP等第5代移动通信(Fifth Generation Mobile Communication,5G)关键技术,并重新设计一种适用于HP的等效全连接神经网络模型,同时结合反向传播(Back Propagation,BP)算法和自适应增量(Adaptive Delta,AD)算法,进行基于毫米波大规模MIMO的T2T通信HP研究。研究结果表明:所给训练集越大,AD-BP算法的拟合情况就越好,理想输出和实际输出的误差越小,经过多次迭代训练最终收敛于频谱效率。采用等效网络算法的T2T通信HP和最优无约束预编码相比,二者性能相近。同时,对比传统HP常采用的迫零(Zero Forcing,ZF)算法和最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)算法,采用等效网络算法的T2T通信HP的接收信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)能满足T2T传输的最低要求且频谱效率更优。在固定数据流的情况下,提高射频(Radio Frequency,RF)链的数量所带来系统性能的提升有限且获益不高,但却导致系统的复杂度提高,所以要在不降低系统性能的情况下尽可能减少RF链数量来降低系统的复杂度。研究结果可为未来实际设计高速铁路T2T通信传输提供理论指导。

摘要：随着高速列车运行速度的不断提升,车顶绝缘子的气流分布也变得复杂,而气流分布与污秽沉积密切相关,且高速气流下绝缘子背风面形成重污秽区,该区域形状及面积占比直接影响绝缘子的闪络特性。为探究车顶绝缘子气流分布及背风面重污秽区域面积占比,采用欧拉双流体模型建立绝缘子积污仿真模型,计算车顶绝缘子外部流场分布,分析绝缘子表面污秽不均匀分布的成因,并且以绝缘子芯棒周向静压为基础,提出基于压力最低点和边界层分离点的背风面重污秽区面积占比计算方法,最后通过风洞试验验证此方法的有效性。研究结果表明:绝缘子周围气流速度呈现明显的分区,绝缘子后方尾流区内断面的Z向速度由“U型—W型—V型—U型”向平稳区过渡;而绝缘子前方断面的Z向速度由“U型—V型—U型”向平稳区过渡;57 m/s正向来流下绝缘子表面污秽呈不均匀分布,背风面处有类似梯形的低速积污区存在,基于压力最低点求出的重污秽区域面积占比比基于边界层分离点的对应数值略大,差值在4.43%~7.64%之间,二者结果与实验值的相对误差分别在−1.1%~−18.7%和9.5%~24.1%之间。研究结果可为优化设计车顶绝缘子结构及优化车顶装置的布局提供参考。

摘要：利用顾客到达过程的非齐次特性及车库内停留时长特性,预测车库空闲时段搬运器下一存(取)车任务的待命位置,完成待命位策略设计.建立车库调度模型并增加能耗权重系数,应用人工蜂群算法完成设计待命位策略优化,实现各搬运器负荷均衡.仿真结果表明,设计待命位策略较原地待命策略的顾客平均等待时间及搬运器平均服务时间分别减少20.2%及62.7%,设计策略有效;未优化设计策略与原地待命策略的负荷均衡标准差均高达50以上,表现为负荷不均衡;优化设计策略在搬运器总能耗及顾客等待时间分别增加约8.6%和8.0%基础上,负荷均衡标准差值下降约98%.所设计负荷均衡待命位策略为改善立体车库(仓库)系统搬运器负荷均衡提供了新思路.

摘要：为了提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,文章首先阐述了“单片机系统设计”课程教学现状,然后论述了工程教育专业认证体系下“单片机系统设计”课程教学改革实践,最后分析了工程教育专业认证体系下“单片机系统设计”课程教学改革成效。