针对实际工况中轮对踏面径向形变挤压机车制动缸活塞及闸瓦产生的时变扰动,设计超螺旋观测器,对其实际值进行估计并对估计误差自适应模糊逼近,以削弱时变扰动。构造基于微分控制律的自适应鲁棒控制器,将其应用于制动缸闸瓦位置控制系统;采用引入混沌变异因子的万有引力算法对控制器参数进行寻优。理论分析及仿真结果表明:系统闭环各状态变量输出有界,滑模面导数收敛于0而滑模面常值收敛;控制输入平滑有界无抖振。

为研究机车制动缸制动工况下其闸瓦受轮对椭圆形踏面挤压时的位置控制精度,考虑活塞与制动缸内壁非严格配合引起的压力漏损及轮瓦接触面作用力的时变非线性,建立了制动缸气动伺服系统的数学模型;基于非奇异终端滑模收敛快速、鲁棒性强的优点,提出了具有终端滑模面的自抗扰鲁棒控制器;采用引入加速度因子的细菌觅食算法对控制器参数进行寻优;引入模糊补偿因子对控制器中不可导点跳变和未建模动态进行抑制和补偿。仿真结果表明,非奇异终端滑模自抗扰控制器可实现在轮瓦接触面存在较大负载扰动及参数摄动工况下对位置输入指令的近似无偏跟踪,能够抑制控制量过零跳变,对参数慢时变漂移具有较强鲁棒性。