机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (16): 253-270.doi: 10.3901/JME.260728
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王美琪1,2, 王晨曦1, 刘鹏飞2, 安立愿3, 丁浩4, 王瑞晨1
WANG Meiqi1,2, WANG Chenxi1, LIU Pengfei2, AN Liyuan3, DING Hao4, WANG Ruichen1
摘要: 随着重载运输需求的不断增长,传统的物理编组方式在提升运输能力方面面临瓶颈,虚拟编组技术作为一种新兴的列车控制方式,为突破重载运输能力限制提供了新的解决方案。然而,重载列车具有强非线性和大惯性等特性,传统控制策略在面对复杂运行环境和外界干扰时,往往存在响应速度慢、稳定性差和抗干扰能力不足的问题。为解决此问题提出一种基于平衡优化器-滑模的三万吨级重载列车虚拟编组协同控制方法。该方法将平衡优化器算法与滑模控制技术相结合,利用平衡优化器算法的寻优能力对滑模控制算法(Sliding mode control,SMC)控制器的主要参数进行优化,同时发挥滑模控制器对非线性系统内外扰动的强鲁棒性,实现了虚拟编组各单元列车在保持安全间距的前提下列车间的精确跟踪效果。结果表明,相对于比例积分、微分控制算法(Proportional-integral-derivative,PID)控制和人工势场控制,采用平衡优化仪器控制算法(Equilibrium optimizer-sliding mode control,EO-SMC)控制算法的跟随1和跟随2列车向目标安全间距的收敛速度有显著提高,大大缩短了虚拟编组的形成时间。同时,该控制策略在干扰环境下表现出良好的跟踪精度和抗干扰能力,有效抑制了列车运行过程中的纵向冲动,提高了三万吨重载列车虚拟编组系统整体的稳定性和运行效率。
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