自動控制課程設(shè)計

1、交通運輸自動控制原理課程設(shè)計姓名:學(xué)號：班級:目錄1、 建模題 題目1: 1.1題目介紹 3 1.2自動調(diào)整列車運行速度 3 1.3停車點的目標(biāo)制動 4 1.4從車站自動發(fā)車 4 1.5區(qū)間內(nèi)臨時停車 4 1.6限速區(qū)間 4 1.7無人自動折返 4 1.8自動控制車門開閉 5 題目2: 2.1 問題1 5 2.2 問題2 6 2.3 問題3 6 2.4 問題4 7 二、模擬題 題目1 1.1 傳遞函數(shù) 7 1.2 模擬圖1 8 1.3 模擬圖2 8 1.4 K值求取 9 1.5 源代碼 9 題目2 2.1 K軌跡圖 10 2.2 源代碼 10 題目3 3.1 模擬圖 11 3.2 源代碼 11

2、 1、 建模題1.1題目介紹ATO系統(tǒng)列車自動駕駛子系統(tǒng)（Automatic Train Operation）。是列車控制系統(tǒng)ATC（automatic train control）的重要子系統(tǒng)。其基本控制功能包裹：自動駕駛、自動折返、自動控制車門、屏蔽門開閉；服務(wù)功能包括：故障自診斷、運行信息記錄、列車位置、允許速度、巡航/惰行功能、PTI（列車識別支持功能）。這里主要討論自動駕駛功能，研究其自動控制的結(jié)構(gòu)模型。1.2自動調(diào)整列車運行速度 ATO車載控制器通過比較實際列車運行速度及ATP給出的最大允許速度及目標(biāo)速度，并根據(jù)線路的情況，自動控制列車的牽引及制動，使列車在區(qū)間內(nèi)的每個區(qū)段始終控制

3、速度(ATP計算出來的限制速度減去5km/h)運行，并盡可能減少牽引、惰行和制動之間的轉(zhuǎn)換。 1.3停車點的目標(biāo)制動 車站停車點作為目標(biāo)點，車站停車點由ATP軌旁單元和ATS系統(tǒng)控制。當(dāng)停車特征被啟動后，ATO系統(tǒng)基于列車速度、預(yù)先決定的制動率和距停止點的距離計算出個制動曲線，采用最合適的減速度(制動率)使列車準(zhǔn)確、平穩(wěn)地停在規(guī)定的停車點。列車定位系統(tǒng)相配合，可使停車位置的誤差達(dá)到0.5m以下。假如列車超過了停車點，ATP準(zhǔn)許后退一定距離。如果超過后退速度限制值，向列車司機(jī)發(fā)出聲音和視覺報警。 1.4從車站自動發(fā)車 當(dāng)發(fā)車安全條件符合時(在ATO模式下，關(guān)閉了車門，這由ATP系統(tǒng)監(jiān)視)，ATO

4、系統(tǒng)給出啟動顯示，司機(jī)按下啟動按鈕，ATO系統(tǒng)使列車從制動停車狀態(tài)轉(zhuǎn)為驅(qū)動狀態(tài)。停車制動將被緩解，然后列車加速。ATO通過預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)提供牽引控制，該引控制可使列車平穩(wěn)加速。停站時間由ATS控制，并傳送給ATP。另外，基于車站和方向的停車時間也儲存在ATP軌旁單元中，用作ATS故障下的后備程序。 1.5區(qū)間內(nèi)臨時停車 由ATP系統(tǒng)給出目標(biāo)點位置(例如前方有車)及制動曲線，并將數(shù)據(jù)傳送給ATO系統(tǒng)車載單元，ATO系統(tǒng)得到目標(biāo)速度為“0”的速度信息后自動啟動列車制動器，使列車停穩(wěn)在目標(biāo)點前方10m左右。此時車門還是由ATP系統(tǒng)鎖住的。一旦前方停車目標(biāo)點取消，速度信息改為進(jìn)行碼后，ATO系統(tǒng)使列車自動

5、啟動。假如車門由緊急開門打開，或是司機(jī)手柄被移至非零位置，那么列車必須由司機(jī)重新啟動SM模式或ATO模式(如果允許)。在危險情況下，例如按下緊急停車按鈕，或是因常用制動不充分而使列車超過緊急制動曲線，由ATP啟動緊急制動，ATO向司機(jī)發(fā)出視覺和音響警報。5s以后音響警報自動停止。 1.6限速區(qū)間 臨時性限速區(qū)間的數(shù)據(jù)出軌道電路報文傳輸給ATP車載設(shè)備，再由ATP車載設(shè)備將減速命令經(jīng)ATO系統(tǒng)傳達(dá)給動車驅(qū)動、制動控制設(shè)備。此時ATO車載設(shè)備的功能猶如ATP系統(tǒng)與驅(qū)動、制動控制設(shè)備之間的一個接口。對于長期的限速區(qū)間，數(shù)據(jù)可事前輸入ATO系統(tǒng)，在執(zhí)行自動駕駛時，ATO系統(tǒng)會自動考慮到該限速區(qū)間。 1

6、.7無人自動折返 無人自動折返是一種特殊情況下的駕駛模式，在這種駕駛模式下無需司機(jī)控制，而且列車上的全部控制臺將被鎖閉。 從接收到無人駕駛折返運行許可時，就自動進(jìn)入AR模式。授權(quán)經(jīng)駕駛室MMI顯示給司機(jī)，司機(jī)必須確認(rèn)這個顯示，并得到授權(quán)，鎖閉控制臺。 只有按下站臺的AR按鈕以后，才實施無人駕駛列車折返運行。ATC軌旁設(shè)備提供所需的數(shù)據(jù)以駕駛列車進(jìn)入折返軌。列車將自動回到出發(fā)站臺。列車一到出發(fā)站臺，ATC車載設(shè)備就會退出AR模式。 無人自動折返功能的輸入是來自車載速度/距離功能的列車當(dāng)前的速度和位置以及ATP速度曲線。無人自動折返功能的輸出至列車制動和牽引控制系統(tǒng)的命令。 1.8自動控制車門開閉

7、 由ATP系統(tǒng)監(jiān)督開門條件，當(dāng)ATP系統(tǒng)給出開門命令時，可以按事前的設(shè)定由ATO系統(tǒng)自動地打開車門，也可由司機(jī)手動打開正確一側(cè)的車門。車門的關(guān)閉只能由司機(jī)完成。當(dāng)列車空車運行時，從ATS接收到的指定的目的地號阻止車門的打開。車門打開功能的輸人是來自ATP功能的車門釋放、運行方向和打開車門的數(shù)據(jù)，以及來自ATS功能的確定目的地號。車門打開功能的輸出將車門打開命令發(fā)給負(fù)責(zé)控制車門的列車系統(tǒng)。建模題目22.1 設(shè)令前車速度為Vi，后車速度為Vi+1，當(dāng)兩者速度達(dá)到平衡狀態(tài)時，即前車速度等于后車速度。 2.2經(jīng)過2.1計算，后面一輛車與前面一輛車的速度關(guān)系為：2.3 2.2得出的即為6輛車系統(tǒng)下的傳遞

8、函數(shù)，T的取值一般為0.4-0.6，分別取值進(jìn)行模擬由此可知系統(tǒng)并不穩(wěn)定。2.42 題目1： 1.1計算依據(jù)：被控對象傳遞函數(shù)為F(s)=1/(s2+10*s+21) k1=200時，系統(tǒng)的開環(huán)函數(shù)為G(s)=k1*F(s)*(1/s)=200(s2+10*S+21) 系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G=k1*1/(s*(s2+10*s+21) 1.2 上面的是幅頻特性曲線圖，下面無相頻特性曲線圖 1.3 由圖得幅值裕度Gm=0.828 dB(at 4.69 rad/s),Pm=2.59 deg (at 4.47 rad/s) 系統(tǒng)瀕臨不穩(wěn)定，系統(tǒng)靈敏性和快速性較強(qiáng)。 1.4 由圖得K1=221 取得極值 K1取0-221左右 K1大于221之后系統(tǒng)不穩(wěn)定。 1.5 源代碼 題目