无模型预测滑模控制器

高速跟踪低颤振

一种基于数据驱动动态线性化和自适应扩展状态观测器的多输入多输出积分预测滑模控制方案,能同时处理系统耦合、输入约束和外部扰动,实现高速列车多动力单元的高精度速度与位移跟踪。

周靓 · 李中奇 · 曹源 · 杨辉 · 付雅婷 · 谭畅

IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems 2025

参数信息

速度误差范围
0.156 km/h
位移误差范围
1.1 m
控制力范围
[−53.2, 46.5] kN
加速度范围
[−0.568, 0.476] m/s²

技术优势

大幅降低颤振

引入非线性快速积分终端滑模面,并用自适应扩展状态观测器估计总不确定性,避免传统离散滑模控制为抑制扰动而采用的大切换增益。仿真结果显示控制力和加速度变化幅度小。

无需系统模型

控制设计完全基于与高速列车系统等价的数据驱动动态线性化数据模型,不依赖精确的机理模型,便于工程实现。

多动力单元协调控制

采用MIMO数据驱动积分预测滑模控制,同时补偿系统耦合、参数估计误差和未知扰动,各动力单元的速度和位移误差都能保持在较小范围。

应用场景