郭　亮，侯晓伟，蔡　虎

(1.北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京　100044；2.北京交通大学电子信息工程学院，北京　100044)



基于扩张状态观测器的列车轨迹跟踪控制及其在CMC环境的测试

郭亮1，侯晓伟1，蔡虎2

(1.北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京100044；2.北京交通大学电子信息工程学院，北京100044)

摘要：在列车运行过程中，存在着复杂且不确定的外部环境，很难获得阻力的表达式和阻力系数，因此，准确的外部阻力估计直接影响到列车轨迹跟踪精度。设计一种新型的基于扩张状态观测器的列车轨迹跟踪控制算法，将外部阻力和内部干扰扩展为一个新的状态变量，并进行精确估计。采用遗传算法对扩张状态观测器的参数进行优化。最后，在国产CMC芯片的硬件环境下进行测试。测试结果表明，基于扩张状态观测器的控制策略比现有广泛使用的PID算法具有更好的跟踪性能。得出以下结论：所设计控制算法通过补偿各种干扰的影响达到列车位置和速度的精确追踪，具有较强的抗干扰性。

关键词：列车自动控制；列车轨迹跟踪；扩张状态观测器；CMC芯片

铁路作为国家重要基础设施和大众化交通工具，承担着旅客周转和货物流通的重大责任。经过近十年的高速铁路建设和对既有铁路的高速化改造，中国目前已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网。截止2014年底，中国高铁总里程达到1.6万km，“四纵”干线基本成型[1]。铁路的快速发展则带来了许多与之相关的技术问题，铁路系统能否安全高效的运行成为其技术核心，因此采用更为安全、先进的列车自动控制策略进行保证其运营质量十分有必要[2]。……