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基于dSPACE的列车自动驾驶仿真系统的设计与实现

作　者: 张兆中
导　师: 郜春海
学　校: 北京交通大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 列车自动驾驶 dSPACE 半实物仿真 ATO仿真测试平台 ATO控制器
分类号: U284.48
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 147次
引　用: 2次
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内容摘要

列车自动驾驶(ATO)技术在现代城市轨道交通列车控制系统中发挥重要作用,它可以对两站间的列车行驶速度进行控制,其控制效果直接影响各项性能指标。在列车自动驾驶中应用不同的控制算法,其控制效果是不一样的。因此无论是现在还是将来,都有必要研究有效的列车自动驾驶控制算法,使列车最大限度地处于最佳运行状态。传统的对列车自动驾驶算法的研究大部分是基于Simulink下的离线仿真,这种纯软件的仿真没有在实时的仿真环境下进行,无法实现数据的实时产生,交换和处理,并和真实的列车及车载设备相脱离,对于实际ATO产品的开发帮助较小研究ATO的算法需要更真实的仿真环境,将控制算法放在半实物的实时仿真系统的环境中,仿真数据是实时产生和交互的,还可以通过真实的物理接口和列车或其它车载设备连接,更真实更直观的检验控制效果,对ATO产品的开发有着很大的帮助。在系统分析及总结已有研究成果的基础上,本文将研究dSPACE在ATO系统中的应用,并搭建基于dSPACE的ATO仿真系统。建立列车自动驾驶仿真测试平台,为半实物的实时仿真系统提供仿真环境。在列车动力学模型的基础上设计ATO控制器模型,将设计好的ATO控制器模型放到dSPACE仿真环境进行中进行仿真测试。仿真结果表明,在dSPACE环境下的仿真可以弥补在Simulink环境下仿真的不足,对控制算法的检验更真实、更全面,对控制器的开发更有帮助。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 综述  10-18
  1.1 列车自动控制系统简介  10-11
  1.2 列车自动驾驶系统简介  11-15
    1.2.1 列车自动驾驶的结构与功能  11-13
    1.2.2 列车自动驾驶的国内外现状  13-14
    1.2.3 列车自动驾驶的算法  14
    1.2.4 列车自动驾驶的性能指标  14-15
  1.3 本文研究的目的和意义  15-16
  1.4 本文的结构和研究内容  16-18
2 基于dSPACE的半实物仿真系统  18-24
  2.1 dSPACE仿真系统介绍  18-19
  2.2 V-Cycle开发流程  19-20
  2.3 dSPACE的广泛应用  20-21
  2.4 dSPACE在列车自动驾驶系统中的应用  21
  2.5 半实物的实时仿真模型的建立  21-23
  2.6 本章小结  23-24
3 列车自动驾驶仿真测试平台  24-33
  3.1 仿真测试平台介绍  24-27
  3.2 ATP防护曲线的生成原理  27-28
  3.3 ATO目标速度曲线的生成原理  28-30
  3.4 ATO的性能指标评价函数  30-32
  3.5 本章小结  32-33
4 列车动力学模型分析与ATO控制器的设计  33-48
  4.1 列车动力学模型分析  33-36
  4.2 ATO控制器的设计  36-47
    4.2.1 PID控制理论介绍  37-38
    4.2.2 PID控制参数的整定  38-39
    4.2.3 模糊控制理论介绍  39-40
    4.2.4 精确停车阶段控制器的设计  40-45
    4.2.5 控制器的组合与切换  45-47
  4.3 本章小结  47-48
5 仿真结果对比  48-55
  5.1 控制模型在Simulink下的仿真  48-50
  5.2 控制模型在dSPACE中的仿真  50-54
    5.2.1 ATO仿真测试平台与dSPACE的连接  50
    5.2.2 RTI接口的设计与实现  50-51
    5.2.3 控制模型在实际线路中的仿真  51-52
    5.2.4 在线标定控制参数功能  52-54
  5.3 本章小结  54-55
6 总结与展望  55-57
参考文献  57-59
图索引  59-61
作者简历  61-63
学位论文数据集  63

基于dSPACE的列车自动驾驶仿真系统的设计与实现

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