融合轉向制動功能的車輛集成線控系統關鍵技術研究

《融合轉向制動功能的車輛集成線控系統關鍵技術研究》是依託南京理工大學，由皮大偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：融合轉向制動功能的車輛集成線控系統關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：皮大偉
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

本項目圍繞融合轉向制動功能的車輛集成線控系統，將軟體複製策略套用於基於Agent的智慧型控制，設計具有冗餘特性的Agent複製組，以單元系統容錯和集成系統功能重構為重點，藉助多Agent複製組的松耦合分布智慧型特性，以開放的架構及分布智慧型控制方式，設計適用於集成線控系統的動態、可裁剪的容錯控制方法。建立具有冗餘特性的Agent複製組的一般化描述方法，研究其通信機制以及相互之間的協調規則，分析集成線控系統的故障類型和特徵，探討系統故障檢測與診斷算法，採用層次模組化設計思路，依據系統故障層次特徵進行最佳化匹配。以回響智慧型化來提高系統的容錯能力，以開放的模組化來達到實際套用的可行性。具體將搭建基於分布智慧型的融合轉向制動功能的車輛集成線控系統基本容錯架構，建立硬體系統平台和軟體算法環境。該項目可直接套用於線控系統的工程化套用，對於提高線控系統的可靠性，探索新一代車輛線傳控制技術的實用化具有重要意義。

結題摘要

線控系統取消了操縱機構與執行機構之間的機械連線，無法通過機械方式保證系統的可靠性，這對線控系統在故障情況下的容錯控制性能提出了很高的要求。針對這一問題，本項目基於多智慧型體分布控制技術，結合線控系統容錯控制需求，在容錯控制架構、Agent複製組設計、故障診斷算法及試驗驗證技術四個方面展開研究。首先，基於多智慧型體分散式控制技術定義適用於本項目套用的單元控制Agent，基於故障狀態和車輛動力學分析設計協調機制將單元控制Agent聯合為具有冗餘特性的Agent複製組；然後從單系統和多系統兩方面研究容錯控制架構的建立與性能驗證，將線控駐車制動系統作為套用對象研究單系統在關鍵感測器（傾角、制動拉力）發生故障時的容錯控制架構，提出利用系統其它感測器信息融合車輛動力學建立關鍵信息的估計算法，將其封裝於單元控制Agent中作為關鍵信息的軟體冗餘，基於模型的殘差陣列法實時診斷系統故障，將系統故障診斷結果作為輸入設計協調機制管理設計的單元控制Agent組成關鍵感測器Agent複製組，並將其融合到閉環控制實現對故障信息的完全冗餘控制。在此基礎上，以融合轉向、制動、驅動功能的集成線控系統為套用對象研究多系統在關鍵感測器（橫擺角速度、側向加速度、方向盤轉角）和執行機構發生故障時的容錯控制架構，關鍵感測器容錯控制設計與單系統相同，當執行機構發生故障時，本項目提出將全局控制目標分解為各局部控制目標，上層協調機制依據各子控制器的健康狀況將全局控制目標進行分解，由各健康的子控制器完成分解後的局部控制目標。通過子系統執行器之間的冗餘關係實現對執行機構故障的補償。最後，分別基於工控機和dSPACE系統研究線控系統容錯控制試驗驗證方法，以機械式線控駐車制動系統和氣壓式線控駐車制動系統為對象，基於Matlab軟體建立車輛動力學及相關子系統數學模型，結合相關組件建立硬體在環仿真試驗台，通過軟體注入和硬體注入兩種方式實現故障模擬，提出了一種可在實驗室條件下完成系統容錯控制功能驗證的方法。