列车停车控制算法及仿真研究
摘要
Abstract
Accurate stop is one of the key technologies of automatic train driving system, and its accuracy is usually within ±30 cm. Accurate stop can ensure high efficiency of train traffic system. If the train stops inaccurately, it will not only affect the passengers on and off the train, but also cause many problems such as train delay. Therefore, it is of great significance to study the precise train stopping algorithm.
Advanced train operation control technology is closely related to efficient train operation. It is of great practical significance to replace drivers by studying advanced automatic control technology to realize automatic train driving. The driver's driving experience and personal driving state are closely related to driving accuracy. Automatic Train Operation (ATO), through the design of controller and algorithm, transmits information between vehicle and ground, and the CENTRAL processor automatically issues traction or braking instructions. To ensure the optimal speed of train running under different road conditions can overcome the disadvantages brought by manual driving. Automatic train driving to replace driver driving to meet the needs of the development of The Times, with advanced automation technology to serve the public.
The control object of this paper is the train. Through the analysis of its ATO characteristics, the precise stopping technology of the train is studied, and the whole train precise stopping system is simulated. The design algorithm is applied to the parking braking process, and the comparison with the PID control algorithm shows that the proposed PID control algorithm has faster response time and higher parking accuracy. Under the condition of parameter disturbance and external disturbance in a certain range, it can meet the requirements of stopping accuracy. It shows that the design of PID control algorithm is superior in the process of train stopping, which is of great significance to improve the efficient operation of train. Finally, the train intelligent algorithm simulation platform is built by software, and the train accurate parking model is established by Matlab/Simulink software to provide modular solutions for subsequent parking algorithm research. So as to achieve accurate train parking. Finally, the results of the research work are analyzed and summarized.
Keywords: The train; Parking algorithm; PID control; The Matlab simulation
目录
摘要....................................................................................... I
Abstract.............................................................................. II
第一章 绪论........................................................................ 1
1.1 研究课题背景......................................................... 1
1.2 国内外发展现状..................................................... 2
1.3 课题研究意义......................................................... 3
1.4 仿真工具MATLAB/Simulink简介....................... 4
1.5 课题的研究内容及章节安排................................. 6
第二章 列车自动驾驶系统介绍........................................ 8
2.1 列车自动控制系统................................................. 8
2.2 列车停车不准确的原因......................................... 8
2.3 ATO系统基本性能指标......................................... 9
第三章 停车制动过程分析及数学描述.......................... 11
3.1 制动过程阻力分析............................................... 11
3.1.1 列车运行制动特性...................................... 11
3.1.2 列车运行外界附加阻力.............................. 12
3.2列车动力学模型.................................................... 13
3.3列车制动特性描述................................................ 13
第四章 列车精准停车的PID控制器设计..................... 15
4.1 精准停车PID控制器的模型搭建...................... 15
4.2 精准停车PID控制器的仿真分析...................... 16
4.3 本章小结............................................................... 18
第五章 总结...................................................................... 20
参考文献............................................................................ 21
致 谢............................................................................ 23
第一章 绪论
1.1 研究课题背景
1.2 国内外发展现状
在上世纪60 年代,国外学者就已经在地铁列车自动驾驶领域开始研究,相对国内学者研究起步较早。通过深入研究,对自动控制系统已经取得大量理论以及实际应用成果。
Oshima H 等人将包括控制规则以实现期望条件的预测模糊控制提出并且应用于ATO 系统。仙台市政地铁系统试运行确认了模糊ATO 控制列车运行的能力;描述了模糊ATO 的控制规则和测试运行的结果。
1.3 课题研究意义
城轨停车控制算法的研究从技术、经济、安全可行性三方面来分析,智能算法作为ATO 运行的核心,算法的研究可行性将从系统可行性来表现。
1.4 仿真工具MATLAB/Simulink简介
首先打开MATLAB/Simulink,新建一个Simulink建模界面。想要搭建简单的数模模型,需要在Simulink库文件中找到相应的模块拖动到界面,具体操作步骤如下:
- 在Simulink库中的搜索栏中搜索Sine Wave模块。
- 在Math库文件中的Gain增益模块:可将一个输入信号乘一个常值。
- 在Sinks库文件中的示波器模块,用于仿真显示输出波形图。
- 将所有选中的模块拖动到Simulink建模界面,进行连接。
首先运行MATLAB/Simulink模块库,可以看到,Simulink公共模块库是最基本和最常用的Simulink库之一,可以在不同的专业化领域使用。
在选择构建系统模型所需的所有模块后,必。须正确地将系统模块与系统信息流连接起来。连接模块的步骤如下:
点击系统模块,打开模块参数。参数参数包括简单的系统模块描述,例如信息,模块参数,注意到非系统系统模块设置的参数是不同的。
当所有模块参数和系统都被Ju分离后的参数建模时,系统分析就可以建模了。单击绿色三角形按钮,启动仿真。
对于本文所示的动态系统,在完成模拟后,模拟模块默认参数的模拟参数建模,双点击Scope模块来显示系统建模的结果。
在建立了系统模型以后,为了便于用户对系统模型的理解与维护,我们需要对系统框图界面进行设计。
1.5 课题的研究内容及章节安排
第1章是绪论部分,主要对此次设计所涉及到的列车精确停车技术现状及背景进行简单介绍,精准停车PID控制系统系统组成,列车精确停车系统的分类和应用进行简要说明。
第2章是介绍精准停车PID控制系统系统的组成,首先介绍精准停车PID控制系统系统的基本组成,然后介绍精准停车PID控制系统系统的分类,最后简单说明列车精确停车池电系统的应用。
第3章是精准停车PID控制系统特性部分,主要介绍精准停车PID控制系统的工作原理及动态特性,简要说明了精准停车PID控制系统的分类和数学模型建立。
第4章是精准停车PID控制系统板最大功率跟踪算法设计,首先介绍MPPT的实现原理,然后介绍列车精确停车算法的设计。
第5章是列车精确停车仿真分析,首先介绍列车精确停车仿真模型搭建,然后对仿真结果进行分析。
第5章是总结部分,这次设计本人认真的总结了在做这个课题研究时碰到的各种困难以及自己去克服它的方法,并且证明了我的设计方案的可行性和实用性。
第二章 列车自动驾驶系统介绍
2.1 列车自动控制系统
列车自动控制系统负责维持轨道交通系统安全高效地运行。其利用实时在线的轨道信息和环境数据对列车进行稳定地控制,根据轨道交通系统节能、准点和舒适的运行要求,实施合理的牵引或制动操纵。
列车自动控制系统包括三部分:列车自动防护系统,列车自动监控系统和列车自动驾驶系统。在列车运行过程中,三个系统相互配合完成列车的自动运行。
2.2 列车停车不准确的原因
(2) 停车制动系统,制动系统为电空制动,通过空气制动来补充电制动,实现联合制动过程,本身电制动和空气制动之间的比例和执行机构都可以影响停车过程。
(3) 列车控制过程的反馈测速的准确度,测速不准确很难去控制列车精确停车,即使有最优算法的控制器,各个机构之间紧密配合,共同实现系统输出;列车运行定位不准确造成停车精度不准。
(4) 若开始停车时初始速度值与最优ATO 运行曲线值之间偏差较大,则在停车制动过程中影响停车准时性,一般会超过预期到达时间;
(5) 随着一辆列车运营时间的增加,列车模型参数与开始运营时是存在偏差,通常利用对参数变化不敏感的智能算法控制。
2.3 ATO系统基本性能指标
基本性能指标是在列车自动驾驶控制运行下,针对设计的功能需求而提及的几项实现目标,本文是在仅针对停车制动过程下的几项指标。
城市轨道交通实际运行过程具有较大的行车密度,不止对精准停车提出要求,对准时性也要求非常高,列车实际运行时间与规定的运行时间误差不超过±5%。
第三章 停车制动过程分析及数学描述
3.1 制动过程阻力分析
..............................
列车停车控制算法及仿真研究相关推荐
- 基于matlab的电炉温度控制算法比较,基于matlab的电炉温度控制算法比较及仿真研究...
基于matlab的电炉温度控制算法比较及仿真研究 课程设计计算机控制技术题目:基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及仿真研究系别:电子电气工程系班级:2010级电气工程及其自动化(4)班学号:2姓名 ...
- 智慧交通|沪宜公路智慧车列交通仿真研究
1 研究背景 2021年6月16日,钟志华院士团队负责的智慧车列系统在上海市嘉定区沪宜公路开通示范线.该示范线是嘉定新城新一轮建设和首期重大项目之一,定位为全球首套平均运营车速最快.单位时间运量最大的 ...
- 可逆计算机系统设计,计算机控制断续电流可逆系统的动态设计与仿真研究
第21卷 第aM 贵 州 工 学 院 学 报 ~oi.zl No.3 19gZ年 9 月 JOURNAL OF GUIZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY sept.1992 计算 ...
- matlab的svpwm逆变器,基于svpwm三相逆变器在matlab下的仿真研究.doc
基于svpwm三相逆变器在matlab下的仿真研究.doc 基于SVPWM三相逆变器在MATLAB下的仿真研究摘要介绍了电压空间矢量脉宽调制控制算法的基本概念并简要介绍了利用多种实际矢量合成所需电压矢 ...
- c语言字符自动应答器,CTCS-3级应答器报文信息解码仿真研究.pdf
CTCS-3级应答器报文信息解码仿真研究.pdf 第 18卷第2期 铁道运 营技 术 Vo118N O.2 2012年 4 月 R ailwayOperationTechnology April201 ...
- matlab阻抗控制仿真,机械臂阻抗控制与仿真研究.PDF
机械臂阻抗控制与仿真研究 机械臂阻抗控制与仿真研究 Manipulator impedance control and simulation 高添泉* 乔枫 周旋 赵雨 沈阳建筑大学 信息与控制工程学 ...
- 车站计算机的运行方式有,列车编队运行方式及控制研究
摘要: 为缩小列车在车站区域的追踪间隔,提升系统整体性能,将编队方法引入到列车运行中.列车间的直接或间接通信为列车实现编队运行提供了可能,编队内部列车相互交换信息使它们之间的联系更加紧密.列车编队运行 ...
- 基于改进多目标遗传算法的城市轨道列车运行控制曲线优化研究
摘要:构建多目标改进遗传算法求解城市轨道列车运行仿真模型,求出最优运行曲线.在列车控制系统中,运行方式的转换点是基因编码的基础,由多个基因组成的染色体代表一个控制方案,通过这种方式可以形成初始种群.根 ...
- 电镀用整流电源设计matlab,基于MATLAB的三相整流电路的仿真研究毕业设计论文
基于MATLAB的三相整流电路的仿真研究毕业设计论文 西安航空职业技术学院 毕业设计论文西安航空职业技术学院毕 业 设 计(论 文)论文题目:基于 MATLAB 的三相整流电路仿真研究 所属系部:自动 ...
- 基于simulink的永磁无刷直流电机控制系统的仿真研究
基于simulink的永磁无刷直流电机控制系统的仿真研究 摘要: 永磁无刷直流电动机由于它具有调速方便.结构简单.易于控制.维护方便.功率密度大等优点,在计算机外围设备.伺服系统.仪器仪表.变 ...
最新文章
- LeetCode Range Addition II
- 力扣【下一个更大元素】leetcode-503.下一个更大元素 Ⅱ:单调栈解法+循环数组解法
- 1060. 爱丁顿数(25)
- Nutshell中的Java 8语言功能-第2部分
- python3 递归
- 这个 bug 让我更加理解 Spring 单例了
- 「雕爷学编程」Arduino动手做(28)——RGB全彩LED模块
- GCC9.2/Python3.8/Libvirt6.0/QEMU4.2 编译/配置/安装
- 线性回归(一)---一元线性回归
- 学习记录-网络基础知识(1)
- termux无法安装引导程序包_Windows 10出现升级BUG:无法保留用户个人数据
- Minimum supported Gradle version问题解决方法
- 异步FIFO跨时钟域亚稳态如何解决?
- cubic与bbr性能实测
- eclipes 快捷键操作:
- 小红书3大新功能上线,提升笔记转化率和品牌投放效果
- 教你一招:复制不能复制的网页文字(通用篇)
- Chrome(谷歌)浏览器调试教程珍藏版
- Linux tips
- web项目 Eclipse 中 jsp 页面 没有代码提示
热门文章
- shopex手机版之触屏版,html5版,ShopEx手机触屏版V3.0重磅发布!优化用户界面,增强用户体验...
- K线形态识别—三K线之买入型三日K线组合
- 【华为校招】【校招】【Java】叠积木
- 计算机如何写上大于符号,电脑大于等于号怎么打出来
- HDU 4565(矩阵快速幂)
- Mac运行Pycharm崩溃
- SDS启动失败,提示连接primary节点失败
- 保山高考成绩查询2021,2021年保山高考状元名单公布,保山文理科状元是谁多少分...
- java中三个点的用法
- Riot Game前高管:游戏玩家将成为Web3真正粉丝的15大原因