自动控制课程设计

1、交通运输自动控制原理课程设计姓名:学号：班级:目录1、 建模题 题目1: 1.1题目介绍 3 1.2自动调整列车运行速度 3 1.3停车点的目标制动 4 1.4从车站自动发车 4 1.5区间内临时停车 4 1.6限速区间 4 1.7无人自动折返 4 1.8自动控制车门开闭 5 题目2: 2.1 问题1 5 2.2 问题2 6 2.3 问题3 6 2.4 问题4 7 二、模拟题 题目1 1.1 传递函数 7 1.2 模拟图1 8 1.3 模拟图2 8 1.4 K值求取 9 1.5 源代码 9 题目2 2.1 K轨迹图 10 2.2 源代码 10 题目3 3.1 模拟图 11 3.2 源代码 11

2、 1、 建模题1.1题目介绍ATO系统列车自动驾驶子系统（Automatic Train Operation）。是列车控制系统ATC（automatic train control）的重要子系统。其基本控制功能包裹：自动驾驶、自动折返、自动控制车门、屏蔽门开闭；服务功能包括：故障自诊断、运行信息记录、列车位置、允许速度、巡航/惰行功能、PTI（列车识别支持功能）。这里主要讨论自动驾驶功能，研究其自动控制的结构模型。1.2自动调整列车运行速度 ATO车载控制器通过比较实际列车运行速度及ATP给出的最大允许速度及目标速度，并根据线路的情况，自动控制列车的牵引及制动，使列车在区间内的每个区段始终控制

3、速度(ATP计算出来的限制速度减去5km/h)运行，并尽可能减少牵引、惰行和制动之间的转换。 1.3停车点的目标制动 车站停车点作为目标点，车站停车点由ATP轨旁单元和ATS系统控制。当停车特征被启动后，ATO系统基于列车速度、预先决定的制动率和距停止点的距离计算出个制动曲线，采用最合适的减速度(制动率)使列车准确、平稳地停在规定的停车点。列车定位系统相配合，可使停车位置的误差达到0.5m以下。假如列车超过了停车点，ATP准许后退一定距离。如果超过后退速度限制值，向列车司机发出声音和视觉报警。 1.4从车站自动发车 当发车安全条件符合时(在ATO模式下，关闭了车门，这由ATP系统监视)，ATO

4、系统给出启动显示，司机按下启动按钮，ATO系统使列车从制动停车状态转为驱动状态。停车制动将被缓解，然后列车加速。ATO通过预设的数据提供牵引控制，该引控制可使列车平稳加速。停站时间由ATS控制，并传送给ATP。另外，基于车站和方向的停车时间也储存在ATP轨旁单元中，用作ATS故障下的后备程序。 1.5区间内临时停车 由ATP系统给出目标点位置(例如前方有车)及制动曲线，并将数据传送给ATO系统车载单元，ATO系统得到目标速度为“0”的速度信息后自动启动列车制动器，使列车停稳在目标点前方10m左右。此时车门还是由ATP系统锁住的。一旦前方停车目标点取消，速度信息改为进行码后，ATO系统使列车自动

5、启动。假如车门由紧急开门打开，或是司机手柄被移至非零位置，那么列车必须由司机重新启动SM模式或ATO模式(如果允许)。在危险情况下，例如按下紧急停车按钮，或是因常用制动不充分而使列车超过紧急制动曲线，由ATP启动紧急制动，ATO向司机发出视觉和音响警报。5s以后音响警报自动停止。 1.6限速区间 临时性限速区间的数据出轨道电路报文传输给ATP车载设备，再由ATP车载设备将减速命令经ATO系统传达给动车驱动、制动控制设备。此时ATO车载设备的功能犹如ATP系统与驱动、制动控制设备之间的一个接口。对于长期的限速区间，数据可事前输入ATO系统，在执行自动驾驶时，ATO系统会自动考虑到该限速区间。 1

6、.7无人自动折返 无人自动折返是一种特殊情况下的驾驶模式，在这种驾驶模式下无需司机控制，而且列车上的全部控制台将被锁闭。 从接收到无人驾驶折返运行许可时，就自动进入AR模式。授权经驾驶室MMI显示给司机，司机必须确认这个显示，并得到授权，锁闭控制台。 只有按下站台的AR按钮以后，才实施无人驾驶列车折返运行。ATC轨旁设备提供所需的数据以驾驶列车进入折返轨。列车将自动回到出发站台。列车一到出发站台，ATC车载设备就会退出AR模式。 无人自动折返功能的输入是来自车载速度/距离功能的列车当前的速度和位置以及ATP速度曲线。无人自动折返功能的输出至列车制动和牵引控制系统的命令。 1.8自动控制车门开闭

7、 由ATP系统监督开门条件，当ATP系统给出开门命令时，可以按事前的设定由ATO系统自动地打开车门，也可由司机手动打开正确一侧的车门。车门的关闭只能由司机完成。当列车空车运行时，从ATS接收到的指定的目的地号阻止车门的打开。车门打开功能的输人是来自ATP功能的车门释放、运行方向和打开车门的数据，以及来自ATS功能的确定目的地号。车门打开功能的输出将车门打开命令发给负责控制车门的列车系统。建模题目22.1 设令前车速度为Vi，后车速度为Vi+1，当两者速度达到平衡状态时，即前车速度等于后车速度。 2.2经过2.1计算，后面一辆车与前面一辆车的速度关系为：2.3 2.2得出的即为6辆车系统下的传递

8、函数，T的取值一般为0.4-0.6，分别取值进行模拟由此可知系统并不稳定。2.42 题目1： 1.1计算依据：被控对象传递函数为F(s)=1/(s2+10*s+21) k1=200时，系统的开环函数为G(s)=k1*F(s)*(1/s)=200(s2+10*S+21) 系统的开环传递函数为：G=k1*1/(s*(s2+10*s+21) 1.2 上面的是幅频特性曲线图，下面无相频特性曲线图 1.3 由图得幅值裕度Gm=0.828 dB(at 4.69 rad/s),Pm=2.59 deg (at 4.47 rad/s) 系统濒临不稳定，系统灵敏性和快速性较强。 1.4 由图得K1=221 取得极值 K1取0-221左右 K1大于221之后系统不稳定。 1.5 源代码 题目2：答：