1.一种高速列车横向半主动悬架容错控制系统,其特征在于,包括依次连接的采集模块、故障检测模块、容错控制模块;
采集模块,用于采集一系悬架系统的振动加速度与力矩,以及列车车体的横向位移并发送至故障检测模块;
故障检测模块,接收采集模块发送的采集信号与预设标准范围进行比较后判定一系悬架系统是否发生故障,如果判断一系悬架系统发生故障则发送指令至容错控制模块;
容错控制模块,接收故障检测模块发送的指令,进行滑模变运算得到补偿信号并调节二系悬架系统输出力矩,以使得在一系悬架执行器发生故障时进行容错控制;
具体控制方法包括以下步骤:
S1采集一系悬架系统的振动加速度与力矩以及车体的位移;
S2将步骤S1采集的一系悬架系统信号与预设标准范围比较,将步骤S1得到的车体位移信号与预设安全范围比较,如果一系悬架系统信号或者车体位移信号超出对应的预设标准范围,则判定一系悬架系统故障进入步骤S3,否则返回至步骤S1;
S3通过滑模观测器估计车体速度,所述滑模观测器的数学表达为:
式中x1为车体位移, 为车体位移的滑模观测值,x2为车体速度, 为车体速度的滑模观测值,A、B为系数矩阵,u为滑模控制器,k1,k2分别满足k1>||e2||max,k2>||D||max,sgn(·)为符号函数,D为不确定干扰值, 为滑模观测器得到的不确定干扰值;
通过所述滑模观测器得到
S4将步骤S1得到的车体振动加速度与预设值做差所得结果,以及步骤S3得到的车体速度输入至滑模控制器处理后得到二系悬架系统中磁流变阻尼器的控制信号u;所述滑模控制器的数学表达为 式中c、k3为系数;
S5将步骤S4得到的滑模控制器信号u调节磁流变阻尼器的输出力矩,以使一系悬架系统故障时高速列车保持稳定运行。
2.根据权利要求1所述的一种高速列车横向半主动悬架容错控制系统,其特征在于,所述采集模块包括设置在一系悬架位置上的压力传感器、加速度传感器,所述压力传感器采集一系悬架系统的输出力矩,所述加速度传感器采集一系悬架系统的振动加速度。
3.根据权利要求1所述的一种高速列车横向半主动悬架容错控制系统,其特征在于,所述采集模块包括设置在一系悬架位置上的压力传感器、位移传感器、以及与位移传感器连接的微分器,所述压力传感器采集一系悬架系统的输出力矩,所述位移传感器采集一系悬架系统位移,所述微分器将位移信息转换为一系悬架系统的振动加速度。
4.根据权利要求2‑3任一项所述的一种高速列车横向半主动悬架容错控制系统,其特征在于,所述采集模块还包括设置在车体位置上的位移传感器,所述位移传感器采集车体的横向位移。
5.根据权利要求1所述的一种高速列车横向半主动悬架容错控制系统,其特征在于,所述故障检测模块接收到采集模块发送的一系悬架系统的振动加速度、力矩车体位移分别与预设标准范围进行比较,如果一系悬架系统信号或者车体位移信号超出对应的预设标准范围,则判定一系悬架系统故障且发送工作指令至容错控制模块。
6.根据权利要求1所述的一种高速列车横向半主动悬架容错控制系统,其特征在于,所述系统还包括磁流变阻尼器,容错控制模块输出控制信号调节磁流变阻尼器输出力矩以保证一系悬架系统故障时总输出力矩得到补偿保持平衡。