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城市有轨列车自动运行系统（ATO）的研究

作　者: 刘俊丽
导　师: 李淑芬；李红星
学　校: 北京化工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 列车自动运行系统内模控制平稳性舒适性
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着中国的飞速发展,中国城市化进程也急剧加速,城市轨道交通工程建设和越江越海隧道的快速发展,中国城市地下空间的总体规模跃居世界前列。目前,城市地下空间的开发利用已成为提高城市容量、缓解城市交通和改善城市环境的重要手段,并逐步成为建设资源节约型、环境友好型城市的重要途径。我国的城市地下空间开发利用主要用途是建设城市地下交通,城市有轨列车可以在很大程度上缓解交通压力。列车自动控制系统不仅能够获得合理、优化的列车操纵方案,保证列车运行过程中的安全性以及乘客的舒适性,还可以有效的提高列车运行的平均速度并在一定程度上节约列车能量消耗。因此,列车自动控制系统的研究具有非常重要的实用价值。由于内模控制具有响应速度快,鲁棒性强,特别对模型的失配具有较大优势,对过程干扰的抑制能力强,因而更容易保证鲁棒性和稳定性等,可以很好地实现控制功能。本文基于直流电机的电流、转速双闭环系统进行建模,并采用内模控制算法,对电机进行控制。NI基于PXI和实时的可编程自动化控制PAC平台非常适合用于高精度的监测,因而本文利用NI公司的图形化软件LabVIEW RT(?)[实时)和PXI硬件研发基于NI可编程自动控制器(PAC)的监测和控制系统。本文还针对列车平稳性和乘客舒适度标准评价给出了算法改进。并实现了基于硬件在环的仿真测试。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章引言  12-22
  1.1 轨道交通领域及相关领域的研究现状  12
  1.2 前人的研究成果  12-19
    1.2.1 列车自动控制系统概述  13-14
    1.2.2 列车自动防护子系统  14-15
    1.2.3 列车自动监控子系统  15-16
    1.2.4 列车自动运行子系统  16-19
      1.2.4.1 列车自动运行系统构成  17-18
      1.2.4.2 列车自动运行系统的控制算法  18-19
  1.3 论文选题的目的和意义  19
  1.4 本课题的主要研究内容  19-22
第二章电机内模控制算法  22-36
  2.1 列车参数模型  22-24
  2.2 直流电机的动态数学模型  24-25
  2.3 电机的内模控制算法研究  25-31
    2.3.1 内模控制原理介绍  25-28
    2.3.2 电流环中电流调节器(ACR)的设计  28-29
    2.3.3 转速环中转速调节器(ASR)的设计  29-31
  2.4 直流电机内模控制仿真  31-33
  2.5 直流电机内模控制的鲁棒性分析  33-36
第三章 ATO系统功能模块物理仿真实现  36-52
  3.1 ATO主要功能情况  36-47
    3.1.1 功能细化  36-37
    3.1.2 硬件实现  37-41
      3.1.2.1 NI PXI-1042Q机箱  37-38
      3.1.2.2 NI PXI-8106双核控制器  38-40
      3.1.2.3 NI USB-6251数据采集卡  40-41
      3.1.2.4 NI PXI-4472数据采集卡  41
    3.1.3 软件实现  41-47
  3.2 中央空调控制器  47-52
    3.2.1 硬件实现  47-48
    3.2.2 软件实现  48-52
第四章 ATO关于列车平稳性和舒适性的算法改进  52-58
  4.1 列车平稳性和舒适性指标计算方法  52-55
    4.1.1 列车平稳性指标  52-53
    4.1.2 列车舒适度指标  53-55
  4.2 程序实现  55-58
第五章模拟仿真与分析  58-62
第六章结论与展望  62-64
参考文献  64-68
致谢  68-70
研究成果及发表的学术论文  70-72
作者和导师简介  72-73
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  73-74

城市有轨列车自动运行系统（ATO）的研究

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