1.一种基于非对称Barrier Lyapunov函数高速列车粘着防滑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：以列车车体速度及车轮角速度为变量，建立列车车体模型：式中：M为车体及乘客总质量；v为列车车速；Fa为轮轨粘着力；Fr为列车所受阻力；J为车轮的转动惯量；w为车轮角速度；Tm控制力矩；r为车轮半径；Rg为齿轮箱的传动比；

选用蠕滑速度变量ws，定义为：

Fa可表示为：Fa＝u(ws)Mg

粘着力矩TL为：TL＝Far；

u(ws)为粘着系数，它的经验公式为：

其中a，b，c，d的设计取决于轨面条件；

列车运行阻力的常规模型表示为：Fr＝a0+a1v+a2v2式中，a0，a1，a2为正实数，由实际运行情况所决定。

步骤2：设计列车防滑控制模型：

设计的防滑控制目标是实现列车实际蠕滑速度对期望蠕滑速度 的跟踪。首先，定义实际蠕滑速度与期望蠕滑速度之间的跟踪误差e：跟踪误差动态方程：

步骤3：选取车轮角速度w为状态变量，由步骤1可得如下状态方程：设计滑模观测器为：

其中 是x1的观测值；η1为待设计的常数。

实现对粘着力矩TL及粘着系数u的观测；

步骤4：依旧选取车轮角速度w为状态变量，由步骤1可得如下状态方程：设计如下滑模观测器对粘着力矩导数进行观测：式中， 是z1，z2的观测值， 为待设计的常数；

实现对粘着系数导数 的观测；

步骤5：基于粘着控制模型，设定期望粘着工作区域的约束条件和设计搜索步长的变化；

步骤6：设计变步长期望值搜索策略，利用步骤3和步骤4得到的实时数据以及步骤5的约束条件搜索当前路况的期望粘着工作点；

步骤7：建立列车混合防滑控制器，实现全局稳定的蠕滑速度跟踪防滑控制，其中在控制器的设计中引入非对称BLF，得到了范围更大的粘着控制区域，并证明了防滑控制系统的稳定性。

2.根据权利要求1所述基于非对称Barrier Lyapunov函数高速列车粘着防滑控制方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：步骤3.1：定义观测器的偏差

步骤3.2：取 系统满足滑模成立条件并且当系统到达滑模面后，由滑模等值原理可知：

步骤3.3：由 及步骤2.2可知粘着转矩TL的观测值步骤3.4：根据粘着力矩TL的观测值 来计算列车粘着系数

3.根据权利要求1所述基于非对称Barrier Lyapunov函数高速列车粘着防滑控制方法，其特征在于，所述步骤4的具体过程为：步骤4.1：定义观测器的偏差

步骤4.2：取 系统满足滑模成立条件并且到达滑模面后，由滑模等值原理得：E1＝E1＝0；

步骤4.3：由 及步骤3.2可知

步骤4.4：取 系统满足滑模成立条件并且到达滑模面后，由滑模等值原理得：E2＝E2＝0；

步骤4.5：由 及步骤3.4可知粘着力矩的导数观测值步骤4.6：根据粘着力矩TL导数的观测值 来计算列车粘着系数

4.根据权利要求1所述基于非对称Barrier Lyapunov函数高速列车粘着防滑控制方法，其特征在于，所述步骤5的具体过程为：步骤5.1：根据式： 设定最优粘着目标区域约的束条件为：其中δ为很小的正数，该约束条件既可以保证列车工作点位于粘着区域内，又可以使工作点尽量靠近粘着曲线峰值点；

步骤5.2：一种变步长搜索算法的步长设定为：当列车实际粘着工作点离目标区域较远时，搜索步长采用较大的固定步长，当列车实际粘着工作点离目标区域较近时，搜索步长采用合适的变步长，步长变化的分界条件为当 采用较大的固定步长搜索，否则，采取合适的变步长搜索。

5.根据权利要求1所述基于非对称Barrier Lyapunov函数高速列车粘着防滑控制方法，其特征在于，所设的变步长最优值搜索策略包括如下：

1)若

2)若

3) δ为很小的正数

式中，α为搜索步长的权值，它根据实际情况来确定；粘着力矩TL，粘着系数u及其导数由步骤3、步骤4中设计的滑模观测器获取相应地数据。

6.根据权利要求1所述基于非对称Barrier Lyapunov函数高速列车粘着防滑控制方法，其特征在于，包括滑模观测器、变步长搜索单元以及滑模观测器的输出端与变步长搜索单元的输入端连接。

7.根据权利要求1所述基于非对称Barrier Lyapunov函数高速列车粘着防滑控制方法，其特征在于，所述步骤7的具体过程为：建立如下混合控制方法：

式中 κ0，κ1，κ2，ε，ka，kb为大于零的给定常数，sgn为符号函数；

稳定性分析：考虑牵引工况下，应用上述控制器，若初始时刻车轮没有发生滑动，那么列车运行全程实现防滑控制；若初始时刻车轮发生滑动，那么可以在有限时间内实现车轮再粘着控制并保证其后不再发生滑行，实现全局稳定的蠕滑速度跟踪防滑控制。

证明：下面将分两部分进行证明。

1).若跟踪误差的初始状态e(0)∈D，其中，D＝{e∈R|-ka＜e＜kb}，那么混合控制器将变为：ut＝-κ1q(e)(kb2-e2)e-(1-q(e))κ2(ka2-e2)e设初始时刻蠕滑速度为ws(0)，并且 则有 在列车运行过程中，实际蠕滑速度应当靠近期望蠕滑速度 避免出现滑行问题，所以kb须设计为一个很小的数。考虑上述情况，我们选取如下所示的非对称Barrier Lyapunov函数进行控制器的设计来获得一个范围更大的可行粘着区域：对V1取导数可得：

为使 控制量ut设为：

假定rw(0)≥v(0)＞0并且e(0)∈D，通过上式可以推导出对于任意t＞0，都有(即V是单调递减的)并且根据V1，e(0)∈D，则0≤V1(0)＜∞。这意味着|e(t)|永远不会达到边界值(因为一旦e(t)趋近于边界将导致V1趋向于无穷大，这与V1(t)≤V1(0)＜∞矛盾)，所以当初始时刻e(0)∈D，那么对于任意t＞0时刻，都有e(t)∈D。因此只要初始时刻e(0)∈D，那么V1即是一个满足要求的Lyapunov函数，并且能够保证下面的关系成立：这代表V1(t)是有界的，误差e(t)有界并且其平方积分也有界。由此得出，由于e(t)有界，ws有界；并且初始时刻rw(0)≥v(0)＞0时，根据式 知w(t)，v(t)有界。值得注意的是，由于v(t)有界，粘着力Fa，阻力Fr有界；

综上可得，控制力矩Tm有界，误差的导数 有界(这代表误差信号e(t)是一致连续的)；根据Barbalat引理可以推出当时间t趋于无穷时，误差e趋近于零；那么可以证明蠕滑速度跟踪控制是渐进稳定的；

2).若初始状态 那么混合控制器的初始形式为：ut＝-κ0e-εsgn(e)

设滑模面s＝e，那么有

设Lyapunov函数为 对V2取导数可得：显然，κ0，ε为大于零的常数，可保证 当 时，e≡0，根据LaSalle不变性原理，系统渐进稳定。当t→∞时，e→0，误差e将收敛到零，并且在有限时间内进入区域D。这代表始终总存在一个有限时间T0使得对于任意的0≤t＜T0，有 而在T0时刻，有e(T0)∈D，之后控制器变为式(11)，当t≥T0，蠕滑速度跟踪误差e将渐进收敛到零。由此可知，无论初始时刻跟踪误差e(0)为何值，混合控制器都可以确保蠕滑速度跟踪控制的全局渐进稳定性。