列车运行控制系统实验
二实验报告
集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
列车运行控制
CTCS-2级列控系统行车许可使用
实
验
报
告
学院：电子信息工程学院
班级：自动化 1301
成员：
目录
1 实验目标
1.1 实验整体目标
理解CTCS-2级列车运行控制系统地面设备工作原理及车载设备MA的使用原理；掌握列控系统车载设备基本工作原理；初步具备解决列控系统实际工程问题的能力。
学会使用excel仿真环境对列车运行状况进行模拟和分析，初步了解VB编程，并能通过程序对列车运行进行超速防护。
1.2 实验具体目标
1.2.1 正线接车
排列正线接车进路，终点为出站信号机，覆盖正线股道，列车即将进入正线，停在出站信号机之前。其轨道电路码序及模式曲线如下图：
1.2.2 18号以下道岔接车
排列侧线接车进路，且接车进路上最小道岔为18号以下道岔时，覆盖侧线股道，列车即将进入侧线，终点为出站信号机。
当列车行至接近区段时，显示UU码，列车通过码序得知即将进入侧线，并且道岔要求限速为40km/h，以此为目标速度控制列车运行，并且在通过道岔后，根据实际进路长度计算至进路终点的限速曲线，控制列车运行。
其轨道电路码序及模式曲线如图：
1.2.3 18号以上道岔接车
排列侧线接车进路，且接车进路上最小道岔为18号的大号码道岔时，与侧线18号以下道岔接车类似，区别为：接近区段发UUS码，道岔要求限速为80km/h。
其轨道电路码序及模式运行曲线如图：
1.2.4 侧线引导接车
排列侧线引导接车进路，接近区段发HB码，车载设备进入引导模式，此时限速40km/h，因此车载设备需将允许速度立即设置为模式限速，且维持到通过咽喉区的无码，列车进入股道后，再根据行车许可终点计算模式曲线，控制列车运行。
其轨道电路码序及模式曲线如图：
2 实验过程
2.1 原理分析
2.1.1 CTCS-2级列控系统行车许可生成原理
CTCS-2级列控系统是基于轨道电路和应答器传输列车行车许可信息，采用目标距离模式曲线监控列车安全运行的列控系统。
CTCS-2级列控系统地面设备中，轨道电路通过发送18个低频信息，连续向车载设备发送列车前方空闲闭塞分区数量信息以及列车接近的车站信号机开放经道岔侧向位置进路信息。应答器进行闭塞分区长度信息和限速信息的传输。
当列控车载设备接收到地面设备信息后，对列车许可相关信息综合使用，生成目标—距离模式曲线控制所需要的信息。
2.1.2 车载设备超速防护功能工作原理
车载设备基本工作流程如下图所示：
其中，超速防护功能部分可进行具体展开，基本工作流程如下：
2.2 仿真环境
本实验的仿真在excel中完成，为了简化起见，将列车运行的线路设定为：该线路共由11个闭塞分区构成，线路上列车只会经过两个应答器组，固定应答器组BG1和进站口的有源应答器组BG2，当列车经过应答器
组的时候，会收到它们提供的信息：（BG1：提供固定的各闭塞分区长度和线路限速；BG2：提供列车进路长度和进路处的线路限速）具体仿真环境结构如下图所示：
2.3 程序编写
2.3.1 程序分析
若要实现列控车载设备的超速防护功能，控制程序主要分为以下几部分：测速测距；读取列车当前所在区段的轨道电路码信息；读取应答器信息，获得轨道区段长度信息；生成行车许可，并判断是否需要制动或缓解制动。其中，前三部分已由现有的仿真环境完成，实验需完成最后生成行车许可部分的程序，即ATPprotection()。
根据车载超速防护功能的原理，可得实现需完成的程序ATPprotection()部分需要各模块提供的闭塞分区长度、线路限速、轨道电路码、当前速度和当前位置的信息输入等信息。
2.3.2 程序框图
2.3.3 程序代码
（注：由于源代码较长，本部分只对部分代码进行注释说明，源代码请查看附录。）
For i = 0 To 10
s = s + Blocks(i)
If s > CurrentPos Then
For j = 0 To i
L = L + Blocks(j)
Next
Exit For
End If
Next
//L为走行距离
If TrackSignal = "L5" Then //L5表示收到的码序，其他程序模块类似
For k = (i + 1) To (i + 7)
TargetDistance = TargetDistance + Blocks(k)
Next
TargetDistance = TargetDistance + L – CurrentPos //得到目标距离
TargetSpeed = 0 //得到目标速度
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed) //得到曲线限速
If CurrentPos <= LineAllowSpeed(1, 0) Then
If TrainAllowSpeed > LineAllowSpeed(0, 1) Then
TrainAllowSpeed = LineAllowSpeed(0, 1)
End If
ElseIf CurrentPos >= LineAllowSpeed(2, 0) Then
If TrainAllowSpeed > LineAllowSpeed(2, 1) Then TrainAllowSpeed = LineAllowSpeed(2, 1)
End If
Else
If TrainAllowSpeed > LineAllowSpeed(1, 1) Then TrainAllowSpeed = LineAllowSpeed(1, 1)
End If
End If
//通过比较得到最终限速
If CurrentSpeed > TrainAllowSpeed Then
BrakeFlag = True
Else
BrakeFlag = False //判断是否进行制动
End If
p = p + 1
student.Cells(p, 1) = CurrentPos //记录数据
3 实验结果分析
4 实验总结
本次实验过程中，课堂时间充裕，因此对于系统和程序都有了较为深入的了解。在解决问题，确定整体思路过程中，不仅深入了解了CTCS-2级系统的行车许可原理，也对不同路线接车的码序，不同码序对应的速度更为熟悉。同时，在编写程序的过程中，我和队友也体会到，问题的解决不仅要有正确清晰的思路，还要注意完善细节，尤其对于程序来说，任何细节的错误都可能导致结果的错误。
此外，本次实验过程中我们也意识到，扎实的理论基础是完成实验的必备条件。在开展实验前，应先深入完整的学习相关的理论基础知识，就本次实验而言，应先弄清楚实验指导书中的内容，在进行实验，可以达到事半功倍的效果。
附 ATPprotecting()源代码
Dim p As Integer
Public Function ATPProtection(Blocks() As Single, LineAllowSpeed() As Single, TrackSignal As String, CurrentSpeed As Single, CurrentPos As Single)
'[code here begin]
Dim i As Integer
Dim k As Integer
Dim L As Single
Dim s As Single
Dim j As Integer
Dim TargetDistance As Single Dim TargetSpeed As Single
s = 0
L = 0
TargetDistance = 0
For i = 0 To 10
s = s + Blocks(i)
If s > CurrentPos Then
For j = 0 To i
L = L + Blocks(j)
Next
Exit For
End If
Next
If TrackSignal = "L5" Then
For k = (i + 1) To (i + 7)
TargetDistance = TargetDistance + Blocks(k)
Next
TargetDistance = TargetDistance + L - CurrentPos TargetSpeed = 0
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed) ElseIf TrackSignal = "L4" Then
For k = (i + 1) To (i + 6)
TargetDistance = TargetDistance + Blocks(k)
Next
TargetDistance = TargetDistance + L - CurrentPos TargetSpeed = 0
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed) ElseIf TrackSignal = "L3" Then
For k = (i + 1) To (i + 5)
TargetDistance = TargetDistance + Blocks(k)
Next
TargetDistance = TargetDistance + L - CurrentPos TargetSpeed = 0
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed) ElseIf TrackSignal = "L2" Then
For k = (i + 1) To (i + 4)
TargetDistance = TargetDistance + Blocks(k)
Next
TargetDistance = TargetDistance + L - CurrentPos TargetSpeed = 0
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed) ElseIf TrackSignal = "L" Then
For k = (i + 1) To (i + 3)
TargetDistance = TargetDistance + Blocks(k)
Next
TargetDistance = TargetDistance + L - CurrentPos TargetSpeed = 0
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed) ElseIf TrackSignal = "LU" Then
For k = (i + 1) To (i + 2)
TargetDistance = TargetDistance + Blocks(k)
Next
TargetDistance = TargetDistance + L - CurrentPos TargetSpeed = 0
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed) ElseIf TrackSignal = "U" Then
k = i + 1
TargetDistance = TargetDistance + Blocks(k)
TargetDistance = TargetDistance + L - CurrentPos TargetSpeed = 0
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed)
ElseIf TrackSignal = "U2" Then
TargetDistance = L + Blocks(9) - CurrentPos
TargetSpeed = 45
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed)
ElseIf TrackSignal = "UU" Then
TargetDistance = L - CurrentPos
TargetSpeed = 45
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed)
ElseIf TrackSignal = "U2S" Then
TargetDistance = L + Blocks(9) - CurrentPos
TargetSpeed = 80
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed)
ElseIf TrackSignal = "UUS" Then
TargetDistance = L - CurrentPos
TargetSpeed = 80
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed)
ElseIf TrackSignal = "HB" Then
TrainAllowSpeed = 40
ElseIf TrackSignal = "B" Then
TrainAllowSpeed = 40
ElseIf TrackSignal = "HU" Then
TargetDistance = L - CurrentPos
TargetSpeed = 0
TrainAllowSpeed = ff.CalcLimit(TargetDistance, TargetSpeed)
End If
If CurrentPos <= LineAllowSpeed(1, 0) Then
If TrainAllowSpeed > LineAllowSpeed(0, 1) Then TrainAllowSpeed = LineAllowSpeed(0, 1)
End If
ElseIf CurrentPos >= LineAllowSpeed(2, 0) Then
If TrainAllowSpeed > LineAllowSpeed(2, 1) Then TrainAllowSpeed = LineAllowSpeed(2, 1)
End If
Else
If TrainAllowSpeed > LineAllowSpeed(1, 1) Then TrainAllowSpeed = LineAllowSpeed(1, 1)
End If
End If
If CurrentSpeed > TrainAllowSpeed Then
BrakeFlag = True
Else
BrakeFlag = False
End If
p = p + 1
student.Cells(p, 1) = CurrentPos
student.Cells(p, 2) = CurrentSpeed
student.Cells(p, 3) = TrainAllowSpeed
student.Cells(p, 4) = TrackSignal
student.Cells(p, 5) = Speed_Limit_Static
student.Cells(p, 6) = Speed_Limit_Curve
student.Cells(p, 7) = BrakeFlag
'[code end]
End Function
北京交通大学考试参考答案（A卷） 课程名称：列车运行控制系统学年学期：2013—2014学年第1学期 课程编号：50L274Q开课学院：交通运输出题教师：课程组 一、名词解释（共3小题，每题3分，共9分） 1．虚拟闭塞:是固定闭塞的一种特殊形式，以虚拟方式（设置通信模块和定位信标）将区间划分为若干个虚拟闭塞分区，并设置虚拟信号机进行防护。 2．准移动闭塞:基于固定闭塞的目标—距离控制方式，保留固定闭塞分区，以前方列车占用闭塞分区入口确定目标点，通过地车信息传输系统向列车传送目标速度、目标距离等信息。这种闭塞方式称为准移动闭塞。 3．最限制速度:综合考虑列车在区域各类限制速度得出的最低值（即最不利限制部分或最严格限制速度），简称最限制速度。 二、填空题（共12题，每空1分，共25分） 1．列车运行控制系统根据前方行车条件为每列车产生行车许可，并通过地面信号和车载信号的方式向司机提供安全运行的凭证。车载设备实施速度监控，当列车速度超过允许速度时控制列车实施制动，防止列车超速颠覆或与前方追尾，保证行车安全。 2.铁路信号安全的广义概念是指铁路信号设备或系统具有维护铁路列车（车列）安全运行的能力。狭义概念是指设备(或系统)应满足故障-安全设计原则的要求，当出现故障或误操作时，能远离危及行车安全的事故，或减少事故损失。 3.当轨道电路完整并空闲时,轨道电路的工作状态为调整,当轨道电路区段有车占用时,轨道电路的工作状态为分路（开路）。 4.目标距离控制方式根据列车制动模型，直接由目标距离、目标速度、线路参数及列车制动参数等信息生成列车的速度—距离模式曲线，并以此实时监控列车和运行速度保证列车运行安全。 5.列车安全位置是在高精度定位方法得出列车估计位置的基础上增加一定的安全包络得到，分车头（或列车前端）和车尾安全位置两部分。 级列控系统基于GSM-R实现车---地信息双向传输，RBC生成行车许可，轨道电路实现列车占用检查，应答器提供列车定位基准，并具备CTCS-2（或c-2）作为后备。7．CTCS-1级列控系统用于160km/h及以下的区段，由主体机车信号加上安全型运行监控记录装置组成。 8．在CTCS-3级列控系统中，RBC根据从联锁系统获得的进路信息，从车载设备获得的列车位置信息、以及接收到的股道占用、临时限速等信息生成列车控制命令。
控制系统仿真与设计实验报告 姓名： 班级： 学号： 指导老师：刘峰 7.2.2控制系统的阶跃响应 一、实验目的 1.观察学习控制系统的单位阶跃响应； 2.记录单位阶跃响应曲线； 3.掌握时间相应的一般方法； 二、实验内容 1.二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10)
键入程序，观察并记录阶跃响应曲线；录系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率；记录实际测去的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论值比较。 （1）实验程序如下： num=[10]; den=[1 2 10]; step(num,den); 响应曲线如下图所示： （2）再键入： damp(den); step(num,den); [y x t]=step(num,den); [y,t’] 可得实验结果如下：
记录实际测取的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论计算值值比较 实际值理论值 峰值 1.3473 1.2975
峰值时间 1.0928 1.0649 过渡时间+%5 2.4836 2.6352 +%2 3.4771 3.5136 2. 二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 试验程序如下： num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[10]; den1=[1 6.32 10]; step(num1,den1); hold on; num2=[10]; den2=[1 12.64 10]; step(num2,den2); 响应曲线：
（2）修改参数，分别实现w n1= (1/2)w n0和w n1= 2w n0响应曲线试验程序: num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[2.5]; den1=[1 1 2.5]; step(num1,den1); hold on; num2=[40]; den2=[1 4 40]; step(num2,den2); 响应曲线如下图所示：
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
研究生自动控制专业实验 地点：A区主楼518房间 姓名：实验日期：年月日斑号：学号：机组编号： 同组人：成绩：教师签字：磁悬浮小球系统 实验报告 主编：钱玉恒，杨亚非 哈工大航天学院控制科学实验室
磁悬浮小球控制系统实验报告 一、实验内容 1、熟悉磁悬浮球控制系统的结构和原理； 2、了解磁悬浮物理模型建模与控制器设计； 3、掌握根轨迹控制实验设计与仿真； 4、掌握频率响应控制实验与仿真； 5、掌握PID控制器设计实验与仿真； 6、实验PID控制器的实物系统调试； 二、实验设备 1、磁悬浮球控制系统一套 磁悬浮球控制系统包括磁悬浮小球控制器、磁悬浮小球实验装置等组成。在控制器的前部设有操作面板，操作面板上有起动/停止开关，控制器的后部有电源开关。 磁悬浮球控制系统计算机部分 磁悬浮球控制系统计算机部分主要有计算机、1711控制卡等； 三、实验步骤 1、系统实验的线路连接 磁悬浮小球控制器与计算机、磁悬浮小球实验装置全部采用标准线连接，电源部分有标准电源线，考虑实验设备的使用便利，在试验前，实验装置的线路已经连接完毕。 2、启动实验装置 通电之前，请详细检察电源等连线是否正确，确认无误后，可接通控制器电源，随后起动计算机和控制器，在编程和仿真情况下，不要启动控制器。 系统实验的参数调试
根据仿真的数据及控制规则进行参数调试（根轨迹、频率、PID 等），直到获得较理想参数为止。 四、实验要求 1、学生上机前要求 学生在实际上机调试之前，必须用自己的计算机，对系统的仿真全部做完，并且经过老师的检查许可后，才能申请上机调试。 学生必须交实验报告后才能上机调试。 2、学生上机要求 上机的同学要按照要求进行实验，不得有违反操作规程的现象，严格遵守实验室的有关规定。 五、系统建模思考题 1、系统模型线性化处理是否合理，写出推理过程？ 合理，推理过程： 由级数理论，将非线性函数展开为泰勒级数。由此证明，在平衡点)x ,(i 00对 系统进行线性化处理是可行的。 对式2x i K x i F )(),(=作泰勒级数展开，省略高阶项可得： )x -)(x x ,(i F )i -)(i x ,(i F )x ,F(i x)F(i,000x 000i 00++= )x -(x K )i -(i K )x ,F(i x)F(i,0x 0i 00++= 平衡点小球电磁力和重力平衡，有 (,)+=F i x mg 0 |,δδ===00 i 00 i i x x F(i,x) F(i ,x )i ；|,δδ===00x 00i i x x F(i,x)F (i ,x )x 对2 i F(i,x )K()x =求偏导数得：
实验四 加热炉温度串级控制系统 （实验地点：程控实验室，崇实楼407） 一、实验目的 1、熟悉串级控制系统的结构与特点。 2、掌握串级控制系统临界比例度参数整定方法。 3、研究一次、二次阶跃扰动对系统被控量的影响。 二、实验设备 1、MATLAB 软件， 2、PC 机 三、实验原理 工业加热炉温度串级控制系统如图4-1所示，以加热炉出口温度为主控参数，以炉膛温度为副参数构成串级控制系统。 图4-1 加热炉温度串级控制系统工艺流程图 图4-1中，主、副对象，即加热炉出口温度和炉膛温度特性传递函数分别为 主对象：;)130)(130()(18001++=-s s e s G s 副对象：2 1802)1)(110()(++=-s s e s G s 主控制器的传递函数为PI 或PID ，副控制器的传递函数为P 。对PI 控制器有 221111)(),/(, 1 11)(c c I c I I c I c c K s G T K K s K K s T K s G ==+=???? ? ?+= 采用串级控制设计主、副PID 控制器参数，并给出整定后系统的阶跃响应曲线和阶跃扰动响应曲线，说明不同控制方案控制效果的区别。 四、实验过程 串级控制系统的设计需要反复调整调节器参数进行实验，利用MATLAB 中的Simulink 进行仿真，可以方便、快捷地确定出调节器的参数。 1．建立加热炉温度串级控制系统的Simulink 模型 （图4-2） 在MATLAB 环境中建立Simulink 模型如下：)(01s G 为主被控对象，)(02s G 为副被控对象，Step 为系统的输入，c 为系统的输出，q1为一次阶跃扰动，q2为二次阶跃扰动，可以用示波器观察输出波形。PID1为主控制器，双击PID 控制器可设置参数：（PID 模块在
列车运行控制系统 铁路通信信号系统是铁路运输的基础设施，是实现铁路统一指挥调度，保证列车运行安全、提高运输效率和质量的关键技术设备，也是铁路信息化技术的重要技术领域。 现代信息类技术的迅速发展。对铁路信号、通信产品和服务产生了重要影响。铁路通信和信号技术，以及现代铁路信息化系统之间的关系和作用变得密不可分。车站、区间和列车控制的一体化，铁路通信信号技术的相互融合，以及行车调度指挥自动化等技术，冲破了功能单一、控制分散、通信信号相对独立的传统技术理念，推动了铁路通信信号技术向数字化、智能化、网络化和一体化的方向发展。 在列车运行控制技术方面，计算机、通信、控制技术与信号技术集成为一个自动化水平很高的列车运行自动控制系统（简称列控系统）。列控系统不仅在行车安全方面提供了根本保障，而且在行车自动化控制、运营效率的提高及管理自动化等方面，提供了完善的功能，并向着运输综合自动化的方向发展。列控系统技术是现代化铁路的重要标志之一。 随着列车速度的提高，列车的运行安全除了以进路保证外，还必须以专用的安全设备，监督、强迫列车(司机)执行。这些安全设备从初级的列车自动停车装置、自动告警装置、列车速度自动监督系统(或列车速度自动检查装置)发展到列车速度自动控制系统。 列车自动控制系统(A TC)—般指系统设备（包括地面设备和车载设备），同时也是一种闭塞方式，主要包括： 1．以调度集中系统CTC为核心，综合集成为调度指挥控制中心。 2．以车站计算机联锁系统为核心，综合集成为车站控制中心。 3．以列车速度防护与控制为核心，综合集成为列车（车载）运行控制系统。 4、以移动通信（例如GSM-R）平台，构建通信信号一体化的总成系统（例如CTCS）。 列车自动控制系统(A TC)的主要功能有四项： ·检查列车在线路上的位置(列车检测)。 ·形成速度信号(调整列车间隔)。 ·向列车发送速度信号或目标距离信号(信号传输)。 ·按速度或目标距离信号控制列车制动(制动控制)。 上述一至三项功能由地面没备完成，第四项功能由车载设备完成。 本章主要内容为200km/h动车组司机驾驶所需要的列控ATP技术和GSM-R系统中的无线列调功能。 第一节列控ATP系统技术原理 一．列控ATP系统的组成与功能 列控ATP是列车超速防护和机车信号系统的一体化系统，列控ATP系统主要由车载设备及地面设备两大部分组成，地面设备与车载设备一起才能完成列车运行控制的功能。 图7.1.1是列车运行控制系统地面设备原理框图。
实验一过程控制系统的组成认识实验 过程控制及检测装置硬件结构组成认识，控制方案的组成及控制系统连接 一、过程控制实验装置简介 过程控制是指自动控制系统中被控量为温度、压力、流量、液位等变量在工业生产过程中的自动化控制。本系统设计本着培养工程化、参数化、现代化、开放性、综合性人才为出发点。实验对象采用当今工业现场常用的对象，如水箱、锅炉等。仪表采用具有人工智能算法及通讯接口的智能调节仪，上位机监控软件采用MCGS工控组态软件。对象系统还留有扩展连接口，扩展信号接口便于控制系统二次开发，如PLC控制、DCS控制开发等。学生通过对该系统的了解和使用，进入企业后能很快地适应环境并进入角色。同时该系统也为教师和研究生提供一个高水平的学习和研究开发的平台。 二、过程控制实验装置组成 本实验装置由过程控制实验对象、智能仪表控制台及上位机PC三部分组成。 1、被控对象 由上、下二个有机玻璃水箱和不锈钢储水箱串接，4.5千瓦电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭外循环不锈钢锅炉夹套构成），压力容器组成。 水箱：包括上、下水箱和储水箱。上、下水箱采用透明长方体有机玻璃，坚实耐用，透明度高，有利于学生直接观察液位的变化和记录结果。水箱结构新颖，内有三个槽，分别是缓冲槽、工作槽、出水槽，还设有溢流口。二个水箱可以组成一阶、二阶单回路液位控制实验和双闭环液位定值控制等实验。 模拟锅炉：锅炉采用不锈钢精致而成，由两层组成：加热层（内胆）和冷却层（夹套）。做温度定值实验时，可用冷却循环水帮助散热。加热层和冷却层都有温度传感器检测其温度，可做温度串级控制、前馈－反馈控制、比值控制、解耦控制等实验。 压力容器：采用不锈钢做成，一大一小两个连通的容器，可以组成一阶、二阶单回路压力控制实验和双闭环串级定值控制等实验。 管道：整个系统管道采用不锈钢管连接而成，彻底避免了管道生锈的可能性。为了提高实验装置的使用年限，储水箱换水可用箱底的出水阀进行。 2、检测装置 （液位）差压变送器：检测上、下二个水箱的液位。其型号：FB0803BAEIR，测量范围：0～1.6KPa，精度：0.5。输出信号：4～20mA DC。 涡轮流量传感器：测量电动调节阀支路的水流量。其型号：LWGY－6A，公称压力：6.3MPa，精度：1.0％，输出信号：4～20mA DC 温度传感器：本装置采用了两个铜电阻温度传感器，分别测量锅炉内胆、锅炉夹套的温度。经过温度传感器，可将温度信号转换为4～20mA DC电流信号。 （气体）扩散硅压力变送器：用来检测压力容器内气体的压力大小。其型号：DBYG-4000A/ST2X1，测量范围：0.6～3.5Mpa连续可调，精度：0.2，输出信号为4～20mA DC。 3、执行机构 电气转换器：型号为QZD-1000，输入信号为4～20mA DC，输出信号：20～100Ka气压信号，输出用来驱动气动调节阀。 气动薄膜小流量调节阀：用来控制压力回路流量的调节。型号为ZMAP－100，输入信号为4～20mA DC或0～5V DC，反馈信号为4～20mA DC。气源信号 压力：20~100Kpa，流通能力：0.0032。阀门控制精度：0.1％～0.3％，环境温度：－4～＋200℃。 SCR移相调压模块：采用可控硅移相触发装置，输入控制信号0～5V DC或4～20mA DC 或10K电位器，输出电压变化范围：0～220V AC，用来控制电加热管加热。 水泵：型号为UPA90，流量为30升／分，扬程为8米，功率为180W。
《列车运行控制系统》课程设计 学院：交通运输学院 指导老师：张喜 姓名：。。。 学号：。。。。。 班级：。。。。。。
磁悬浮列车运行控制系统技术方案设想 摘要：高速磁悬浮列车作为一种新型交通工具，具有快捷、安全、舒适、无磨擦、低噪声、低能耗易维护、无污染等优点. 高速磁悬浮运行控制系统就如同人的大脑，负责安排整个交通系统安全可靠有效的运转，使磁悬浮列车的特点充分展现出来. 目前，仅日德对高速磁悬浮运行控制系统的研究技术比较成熟，分别建立了山梨试验线(Y am anashi)和埃姆斯兰特(Enslard) (简称T V E )试验线，并取得了试验成功. 在国内，随着上海磁悬浮试验线的建立，对高速磁悬浮O CS 的研究则刚刚起步。本文仅对列车运行控制系统的设计方面进行简单的研究。 关键词：磁悬浮列车、列车运行控制、速度防护、车地传输技术、测速定位技术 1.磁悬浮列车的特点 由于磁悬浮列车具有快速、低耗、环保、安全等优点，因此前景十分广阔。常导磁悬浮列车可达400至500公里/小时，超导磁悬浮列车可达500至600公里/小时。它的高速度使其在1000至1500公里之间的旅行距离中比乘坐飞机更优越。由于没有轮子、无摩擦等因素，它比最先进的高速火车省电30%。在500公里/小时速度下，每座位/公里的能耗仅为飞机的1/3至1/2，比汽车也少耗能30%。因无轮轨接触，震动小、舒适性好，对车辆和路轨的维修费用也大大减少。磁悬浮列车在运行时不与轨道发生摩擦，发出的噪音很低。它的磁场强度非常低，与地球磁场相当，远低于家用电器。由于采用电力驱动，避免了烧煤烧油给沿途带来的污染。磁悬浮列车一般以4.5米以上的高架通过平地或翻越山丘，从而避免了开山挖沟对生态环境造成的破坏。磁悬浮列车在路轨上运行，按飞机的防火标准实行配置。它的车厢下端像伸出了两排弯曲的胳膊，将路轨紧紧搂住，绝对不可能出轨。列车运行的动力来自固定在路轨两侧的电磁流，同一区域内的电磁流强度相同，不可能出现几辆列车速度不同或相向而动的现象，从而排除了列车追尾或相撞的可能。 磁悬浮列车虽然具有这么多的好处，但到为止，世界上只有上海浦东磁悬浮铁路真正投入商业运营。尽管日本和德国已经有了实验路线，尽管2005年上海浦东机场到市区30公里长的线路将投入正式运营，但磁悬浮列车还是不能普及到日常生活中来。由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动，因此在断电情况下列车的安全就不能不是一个要考虑的问题。此外，在高速状态下运行时，列车的稳定性和可靠性也需要长期的实际检验。还有，则是建造时的技术难题。由于列车在运行时需要以特定高度悬浮，因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。而且，如何避免强磁场对人体及环境的影响也一定要考虑到。 基于磁悬浮列车的特点，磁浮列车运行控制系统的基本功能应该包括：操作与显示、自动操纵列车、驾驶序列控制、列车防护、进路防护、道彷防护、列车安全定位、速度曲线监控和牵引安全切断等功能。以德国为例，德国的高速磁浮列车系统可分为线路、牵引、车辆和运行控制四大系统。运行控制系统采用了3
《城市轨道交通行车组织》2019期末试题及答案 一、单项选择题l每小x2分，共20分，将正确答案选项的字母填入 括号内） 1.( )轨道交通规划使轨道交通建设落后于城市交通发展需求，造成城市交通发展 进入一个“恶性循环”，迫使轨道交通建设仓促上马，最终带来不良后遗症等。 A．追随型 B．满足型 C．导向型 D．复制型 2．《地铁设计规范》规定隧道内和路堑地段正线最小坡度一般不宜小于( )。 A．2‰ B．3%0 C．4%0 D．5%0 3．列车服务号为( )编码，与运营时刻表相对应。 A. -位 B．‘两位． C．三位 D．四位 4．只有在( )检查所有安全条件均已满足时，给出许可信号，车门才能被打开。 A．列车自动驾驶子系统 B．列车自动监控子系统 C．列车自动防护子系统 D．计算机联锁子系统 5．( )是城市轨道交通系统的综合性计划，城市轨道交通运营的各业务部门都需要根据列车运行图所规定的要求来安排工作。 A.列车行驶图 B．列车运行图 C．单线运行图 D．双线运行图 6．研究列车折返能力问题，只有在列车折返间隔时间( )列车追踪间隔时间时才有意义。 A．等于‘ B．小于 C．大于 D．大于等于 ． ~ 7．列车进路的办理主要是通过( )完成的，它是为保证行车安全而设置的重要信号
设备。 A．联锁设备 B．信号设备 C．交路设备 D．岔道设备 8．行车调度员、电调在开始行车前与各站（含车辆段）、各变电所（站）核对( )。 A．运营时刻表 B．日期和时钟时间 C．列车出库计划 D．首班车开行时间 9．恶劣天气主要对地面车站、地面线路造成较大影响，因此，恶劣天气期间对( )做出重点安排，保证行车安全。 A．线路 B．行车 C．运营。D．地面车站和线路 10.( )是指对周计划、日变更计划和临时抢修计划内已安排施工作业项目没有进行 过调整、增加、删减的件数与计划安排件数的比值。 A．计划准确率 B．计划兑现率 C．计划上报率 D．计划执行率 二、多项选择题（每小题3分，共15分，将正确答案选项的字母填入 括号内．多选少选不得分） 1．以下对轨道交通运营生产方面相关专业的管理职能描述正确的是( )。 A．机电专业负责低压配电、照明、环控设备、电扶梯、屏蔽门的设备的维修保养 B．通信信号专业负责通信设备、传输设备、信号系统设备的维修保养 C．自动化专业负责BAS系统、门禁系统、火灾报警系统等设备的维修保养 D．车站管理专业负责车站行车组织、客运服务、票务组织等工作 E．土建专业负责轨道、房建等设备设施的维修保养 2．轨道是一个整体性工程结构，一般由( )和道岔组成。 A．钢轨 B．轨枕 C．道床
自动控制系统实验报告 学号： 班级： 姓名: 老师：
一．运动控制系统实验 实验一.硬件电路的熟悉和控制原理复习巩固 实验目的：综合了解运动控制实验仪器机械结构、各部分硬件电路以及控制原理，复习巩固以前课堂知识，为下阶段实习打好基础。 实验内容：了解运动控制实验仪的几个基本电路： 单片机控制电路（键盘显示电路最小应用系统、步进电机控制电路、光槽位置检测电路） ISA运动接口卡原理（搞清楚译码电路原理和ISA总线原理） 步进电机驱动检测电路原理（高低压恒流斩波驱动电路原理、光槽位置检测电路）两轴运动十字工作台结构 步进电机驱动技术（掌握步进电机三相六拍、三相三拍驱动方法。） 微机接口技术、单片机原理及接口技术，数控轮廓插补原理，计算机高级语言硬件编程等知识。 实验结果： 步进电机驱动技术： 控制信号接口： （1）PUL：单脉冲控制方式时为脉冲控制信号，每当脉冲由低变高是电机走一步；双 脉冲控制方式时为正转脉冲信号。 （2）DIR：单脉冲控制方式时为方向控制信号，用于改变电机转向；双脉冲控制方式 时为反转脉冲信号。
（3）OPTO ：为PUL 、DIR 、ENA 的共阳极端口。 （4）ENA ：使能/禁止信号，高电平使能，低电平时驱动器不能工作，电机处于自由状 态。 电流设定： （1）工作电流设定： （2）静止电流设定： 静态电流可用SW4 拨码开关设定，off 表示静态电流设为动态电流的一半，on 表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将SW4 设成off ，使得电机和驱动器的发热减少，可靠性提高。脉冲串停止后约0.4 秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60％），发热量理论上减至36％。 （3）细分设定： （4）步进电机的转速与脉冲频率的关系 电机转速v = 脉冲频率P * 电机固有步进角e / (360 * 细分数m) 逐点比较法的直线插补和圆弧插补： 一．直线插补原理： 如图所示的平面斜线AB ，以斜线起点A 的坐标为x0，y0，斜线AB 的终点坐标为(xe ，ye)，则此直线方程为： 00 00Y Ye X Xe Y Y X X --= -- 取判别函数F ＝(Y —Y0)(Xe —Xo)—(X-X0)(Ye —Y0)
过程控制 实验报告实验名称：串级控制班级： 姓名： 学号：
实验二 串级控制系统 一、实验目的 1) 通过本实验，了解串级控制系统的基本结构以及主、副回路的性能特点。 2) 掌握串级控制系统的设计思想和主、副回路控制器的参数整定方法。 二、 实验原理 串级控制系统由两个或两个以上的控制器、相应数量的检测变送器和一个执行器组成。控制器相串联，副控制器的输入由主控制器的输出设定。主回路是恒值控制系统，对主控制器的输出而言，副回路是随动系统，对二次扰动而言，副回路是恒值控制系统。 串级控制的主要优点可概括如下: 1) 由于副回路的存在，改善了对象的部分特性，使系统的工作频率提高，加快了调节过程。 2) 由于副回路的存在，串级控制系统对二次扰动具有较强的克服能力。 3) 串级控制系统提高了克服一次扰动的能力和回路参数变化的自适应能力。 串级控制系统副回路的设计原则： 1) 副回路应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁和幅度大的扰动。在可能的情况下力求包含尽可能多的扰动。 2) 当对象具有较大纯滞后时，在设计时应使副回路尽量少包括或不包括纯滞后。 3) 当对象具有非线性环节时，在设计时应使非线性环节于副环之中。 4) 副回路设计时应考虑主、副对象时间常数的匹配，以防共振。 5) 所设计的副回路需考虑到方案的经济性和工艺的合理性。 串级控制系统常用的控制器参数整定方法有逐步逼近法、两步法、一步法等。 ? 逐步逼近法 1) 在主回路断开的情况下，求取副控制器的整定参数； 2) 将副控制器的参数设置在所求的数值上，使串级控制系统主回路闭合，以求取主调节器的整定参数值； 3) 将主调节器参数设置在所求值上，再次整定副控制器的参数值。 4) 如控制品质未达到指标，返回2)继续。 三、实验内容 某系统的主、副对象传递函数分别为： 122 11 (),()301(101)(1)P P G s G s s s s = = +++
哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：
一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图
得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下
2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。
二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为
区间信号与列车运行控制系统 实验指导书 昆明理工大学信自学院自动化系
目录 实验一系统认知实验 (3) 实验二列车控制实验 (5) 实验三沙盘系统总体运行实验 (12) 实验四计算机联锁和计轴系统实验 (14) 实验五应答器系统实验 (22) 《区间信号与列车运行控制系统实验》教学大纲 (27)
实验一 系统认知实验 一、实验目的 1、让学生对ATS系统（沙盘列车自动监控系统）有整体了解，理解ATS 各部分的功能和作用。 2、了解实验设备操作规则，注意保护实验设备。 二、实验设备 沙盘列车自动监控系统，计算机联锁及信号控制系统 三、实验原理 沙盘列车自动监控系统（ATS） ATS系统根据系统结构和所处地点，主要分为控制中心级和车站级设备两个部分，能够自动实现连续式、点式及联锁控制方式下的行车指挥控制、列车运行监视和管理。 控制中心级设备主要指调度员工作站，车站级设备主要指车站现地工作站LOW（Local Operator Workstation）。 调度中心和车站现地工作站的控制权限能够通过操作互相切换。中心控制级时，线路各联锁区采用ATS中心控制。ATS根据列车运行图自动对全线列车进行集中监控，授权的行调人员可在控制中心通过ATS调度工作站下发人工控制命令，对运营实施控制。车站控制时，车站值班员通过设备集中站的现地控制工作站下发人工控制命令，对运营实施控制。紧急情况下，车站值班员可强行获取联锁区控制权。 四、实验内容及步骤 1、沙盘列车自动控制系统 （1）熟悉站场操作按钮的功能和作用 （2）熟悉站场图的主要操作 进路操作：进路办理操作，进路取消操作（总取消 + 始端按钮），引导进路办理（始端按钮 + 终端按钮 + 引导进路）
实验名称：串级控制实验 班级：自控 实验设备编号： 2 实验日期：年月 同组人： 年月日
实验名称：串级控制系统 实验的目的：正确认识串级控制系统，理解和熟练串级控制系统的特点和操作要求。 实验的要求：正确理解串级控制系统的特点，结合本实验装置的情况，构建一个以下水箱液位H2为主被控参数，上水箱液位H1为副被控参数，进水流量为控制手段的液位-液位串级控制系统。 实验过程的主要步骤： 1、构建串级控制系统，在软件中组态。 2、对串级控制系统进行正确的设置，确保系统的连接方式正确，正反作用正确。 3、系统启动后将调节阀CV101，CV102的开度设置在50%，80%左右。 4、待系统达到稳定，按照先副后主的顺序将串级控制系统投入自动，投运过程无扰动串级控制系统参数整定，使用一步法 1、系统流程图： 系统方框图：
串级控制系统因为具有主副两个控制回路，从传递方式来看，是串联的进行工作，主回路的输出是通过副回路起作用；按照回路闭合向来看，副回路被包括在主回路中，可以看成一个具有一定跟踪能力的控制环节，它以主回路的输出作为跟踪目标。由于副回路的存在，分担了系统中的部分容量滞后和部分干扰的镇定作用，使系统的整体放大倍数、静态控制精度、系统抗干扰能力和工作频率等指标都提高到一个新的高度。 2、为了主变量的稳定，主控制器必须具有积分作用；副环是一个随动系统，它的给定值随主控制器输出的变化而变化为了能快速跟踪，一般只需采取比例式。 主副控制器的正反作用确定应遵循先副后主的原则。为了使副回路构成一个稳定的系统，副环内所有放大倍数各环节放大倍数的乘积应是负号；主控制器的正反作用也是根据主环内各个环节的乘积为负来确定，一般，主变送器为正，副回路为正，主控制器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号。 投运时要按照先副后主的顺序进行，先投运副回路，再投运主回路。无扰动投运的步骤：（1）、主副控制器均放于手动位置。主控制器放于内给定，副控制器放于外给定；将主副控制器正反作用开关置于正确位置；主副控制器参数放于预定数值。 （2）、用副控制器的手操器进行手操作。 （3）、当遥控使主变量接近或等于给定值而副变量也较平稳时，调节主控制器的手操旋钮，使副控制器的偏差表指示为零，这时副控制器的自动电流将跟踪等于手动电流，于是可将副控制器切入自动。由于切换前控制器的自动电流等于手动电流，自动电流信号等于手动电流信号就意味着切换时刻不会造成控制阀阀位变化，因此切换是无扰动的。 （4）、当副环切入自动后控制稳定，主变量接近或等于给定值时，调整主控制器的内给定旋钮，使主控制器偏差表指示为零。此时主控制器的自动输出电流跟踪等于手动输出电流，于是可将主控制器切入自动。至此，系统则处于串级工作状态，而切换是无扰动的。 3、串级系统的参数整定： 与单回路的情况相同，串级控制系统也是在控制系统器投入自动后，通常并不能保证控
m d i n 列控定义：列车运行全过程或一部分作业实现自动控制的系统，可以根据列车在线路上运行的客观条件和实际情况，对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整。 列控作用：（1）保障行车安全。识别、消除或减弱危及安全的因素。发现时，向列车发出停车或降速命令(2）保证运输效率。列控系统确定列车最小安全制动距离，最大限度提高线路通过能力。 列控原理：地面设备根据前方行车条件，包括轨道占用情况、进路状态、线路状况以及调度命令，生成行车许可，通过车地通信技术传给车载设备，结合列车数据，车载设备自动计算生成超速防护曲线，并实时与列车运行速度进行比较，超速(允许速度）后及时进行控制，防止列车超速脱轨或与前行列车追尾。列控功能：1.给司机显示允许列车运行的信号、目标距离、目标速度、允许速度等。2.防止列车超过规定的限制速度运行，包括信号显示规定的限制速度、线路限速、车辆限速、临时限速等。3.自动实施速度控制，一旦列车速度超过允许速度，应实施制动控制，使列车减速甚至停车。4.防止与同一轨道运行的列车相撞或追尾。 分级特点：1.CTCS-0干线铁路装备的既有铁路信号设备；地面设备：国产轨道电路构建三显示/四显示自动闭塞，轨道电路实现；车载设备：通用机车信号，列车运行监控记录装置LKJ ；固定闭塞 2.CTCS-1由主体机车信号+安全型运行监控装置组成，面向160km/h 及以下的区段，在既有设备基础上强化改造，增加点式设备，实现列车运行安全监控功能。 3.CTCS-2提速干线、高速铁路；应答器、ZPW-2000A 轨道电路共同完成车地通信；配置车站列控中心TCC ，根据地面信号系统计算列车移动授权凭证；车载ATP+LKJ2000，凭车载信号行车；可下线在CTCS1/0线路；准移动闭塞，地面可不设区间通过信号机 4.CTCS-3主要面向高速铁路；车载配置ATP ，凭车载信号行车；RBC 基于地面信号系统计算列车移动授权；无线通信（GSM-R ）传输车地信息；轨道电路检查列车占用，应答器为列车定标；地面可不设区间通过信号机；可下线在CTCS2线路；准移动闭塞；等同于ETCS-2 5.CTCS-4面向高速铁路；CTCS 车载设备ATP ，凭车载信号行车；车载设备发送列车参数，无线闭塞中心RBC 跟踪；列车位置并计算列车移动授权；取消区间轨道电路和通过信号机（移动闭塞）；无线通信（例如：GSM-R 、LTE-R 等）；列车完整性检查由地面RBC 和列车完整性验证系统完成； 等同于ETCS-3 加速牵引：C=F-W 匀速惰行：C=-W 减速制动：C=-(B+W) F 牵引力，B 制动力，W 阻力 牵引力分析：轮轨间的纵向水平作用力超过最大静摩擦力时，轮轨接触点将发生相对滑动，机车动轮在强大力矩的作用下快速转动，轮轨间的纵向水平作用力变成了滑动摩擦力，其数值比最大静摩擦力小很多，而列车运行速度很低，这种状态称为“空转”。 空转的危害：局部与车轮接触的钢轨将受到严重摩擦，造成严重耗损钢轨，甚至导致车轮陷入钢轨磨损产生的深坑内。该状态下牵引力反而大幅降低，钢轨和车轮都将遭受剧烈磨损。
第五章仿真及实验 第一节晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 一、实验目的 1 熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 2掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。 二、实验原理 晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流跳水装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。 在本实验中，整流装置的主电路喂三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压Ug作为触发器的移相控制电压Ua。改变Ug的大小即可改变控制角a，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。实验系统的组成原理如图5.1所示。 三．实验内容 1测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R。 2测定晶闸管直流系统电路电感值L.. 3测定直流电机-直流发电机-测速发电机的飞轮惯量GD的平方。 4测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td。
5测定直流电动机电势常数Ce和转矩常数Cm。 6测定晶闸管直流调速系统机电时间常数Tm。 7测定晶闸管触发及整流装置特性Ud=f（Ue）。 8测定测速发电机特性Utg=f（n）。 四．实验仿真 晶闸管直流调速系统的原理如图5.1所示。该系统由给定信号、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。图5.2势采用面向电气原理图方法构成的晶闸管直流系统的仿真模型。下面介绍各部分建模与参数设置过程。 1．系统的建模和模型参数设置 系统的建模包括主电路的建模和控制电路的建模俩部分。 1）主电路的建模和参数设置 由图5.2可见，开环直流调速系统的主电路由三相对称交流电压器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。由于同步脉冲与晶闸管整流桥是不可分割的两个环节，通常作为一个组合体讨论，所以将触发器归到主电路进行建模。 2）三相整流桥时，桥臂数取3，A，B，C三相交流电源接到整流桥的输入端，
学院 过程控制系统实验报告书 实验名称串级控制系统整定 专业自动化专业 班级 指导教师 姓名 学号 实验日期
串级控制系统整定 一、实验目的 (1)掌握动态模型的创建方法.。 (2)掌握串级控制系统整定方法。 (3)了解控制系统的特点。 （4）了解串联控制系统的特点。 二、实验器材 计算机一台，MATLAB软件 三、实验原理 .串级控制系统：就是由两个调节器串联在一起，控制一个执 行阀，实现定值控制的控制系统。 .串级控制系统的通用方框图： .串级控制系统特点：（1）改善了被控过程的动态特性。 （2）提高了系统的工作频率。 （3）具有较强的抗扰动能力。 （4）具有一定的自适应能力。 .两步整定法
（1）工况稳定时，闭合主回路，主、副调节器都在纯比例作用的条件下，主调节器的比例度置于100%，用单回路控制系统的衰减曲线法整定，求取副调节器的比例度s δ和操作周期s T 。 （2）将副调节器的比例度置于所求得的数值上，把副回路作为主回路中的一个环节，用同样方法整定主回路，求取主调节器的比例度和操作周期。 四、实验步骤 （1）启动计算机，运行MATLAB 应用程序。 （2）在MATLAB 命令窗口输入Smulink,启动Simulink 。 （3）在Simulink 库浏览窗口中，单击工具栏中的新建窗口快捷按钮或在Simulink 库窗口中选择菜单命令File New Modeel,打开一个标题为“Untitled ”的空白模型编辑窗口。 （4）设被控对象的传递函数为： 24 21 (110)(120)s s ?++，要求被调量始 终维持在设定值。设计一个串级控制系统，并且要求控制系统的衰减率为75%，静态误差为零。用MATLAB 创建仿真模型。 （5）按两步整定法整定调节器参数。 （6）按步骤（5）的结果设置调节器参数，启动仿真，通过示波器模块观测并记录系统输出的变化曲线。 （7）施加内扰，观测系统运行情况。 . 衰减曲线法整定参数计算表：
列车运行控制系统
列车运行控制系统 -03-25 14:52:17| 分类：铁路基础知识 | 标签： |字号大中小订阅 根据列车在铁路线路上运行的客观条件和实际情况，对列车运行速度及制动方式等状态进行监督、控制和调整的技术装备。系统包括地面与车载两部分，地面设备产生出列车控制所需要的全部基础数据，例如列车的运行速度、间隔时分等；车载设备经过媒体将地面传来的信号进行信息处理，形成列车速度控制数据及列车制动模式，用来监督或控制列车安全运行。系统改变了传统的信号控制方式，能够连续、实时地监督列车的运行速度，自动控制列车的制动系统，实现列车的超速防护。列车控制方式能够由人工驾驶，也可由设备实行自动控制，使列车根据其本身性能条件自动调整追踪间隔，提高线路的经过能力。 新一代铁路信号设备是由列车调度控制系统及列车运行控制系统两大部分组成的。从技术发展的趋势看是向着数字化、网络化、自动化与智能化的方向发展。它的作用是保证行车安全、提高运输效率、节省能源、改进员工劳动条件。 发展中的列车控制系统将成为一个集列车运行控制、行车调度指挥、信息管理和设备监测为一体的综合业务管理的自动化系统。
列车运行控制系统的内容是随着技术发展而提高的，从初级阶段的机车信号与自动停车装置，发展到列车速度监督系统与列车自动操纵系统。 进入20世纪90年代，世界上已有许多国家开发了各自的列车运行控制系统，其中，在技术上具有代表性且已投入使用的主要有：德国的LZB系统，法国的VM300和TVM430系统，日本新干线的ATC系统等。这些系统的共同特点是：能够实现自动连续监督列车运行速度，可靠地防止人为错误操作所造成的恶性事故的发生，保证列车的高速安全运行。它们之间的主要区别体现在控制方式、制动模式及信息传输等形式方面。 中国近几年来，对国外列车控制系统进行了较深入的研究，对列车控制模式、轨道电路信息传输、轨道电缆信息传输等方面都已取得不少的成果。在开发过程中，还可借鉴欧洲列车控制系统“功能叠加”、“滚动衔接”的经验，从保证基本安全着手，分步完成并真正达到安全、高效、舒适的目标。 中国列车运行控制系统（CTCS）介绍 CTCS CTCS是(Chinese Train Control System)的英文缩写，中文意为中国列车运行控制系统。ＣＴＣＳ概述
《计算机控制系统》实验报告 学校：上海海事大学 学院：物流工程学院 专业：电气工程及其自动化 姓名：*** 学号：************
一、实验课程教学目的与任务 通过实验设计或计算机仿真设计，使学生了解和掌握数字PID控制算法的特点、了解系统PID参数整定和数字控制系统的直接设计的基本方法，了解不同的控制算法对被控对象的控制特性，加深对计算机控制系统理论的认识，掌握计算机控制系统的整定技术，对系统整体设计有一个初步的了解。 根据各个实验项目，完成实验报告（用实验报告专用纸）。 二、实验要求 学生在熟悉PC机的基础上，熟悉MATLAB软件的操作，熟悉Simulink工具箱的软件编程。通过编程完成系统的设计与仿真实验，逐步学习控制系统的设计，学习控制系统方案的评估与系统指标评估的方法。 计算机控制系统主要技术指标和要求： 根据被控对象的特性，从自动控制系统的静态和动态质量指标要求出发对调节器进行系统设计，整体上要求系统必须有良好的稳定性、准确性和快速性。一般要求系统在振荡2～3次左右进入稳定；系统静差小于3%～5%的稳定值（或系统的静态误差足够小）；系统超调量小于30％～50％的稳定值；动态过渡过程时间在3～5倍的被控对象时间常数值。 系统整定的一般原则： 将比例度置于较大值，使系统稳定运行。根据要求，逐渐减小比例度，使系统的衰减比趋向于4：1或10：1。若要改善系统的静态特性，要使系统的静差为零，加入积分环节，积分时间由大向小进行调节。若要改善系统的动态特性，增加系统的灵敏度，克服被控对象的惯性，可以加入微分环节，微分时间由小到大进行调节。PID控制的三个特性参数在调节时会产生相互的影响，整定时必需综合考虑。系统的整定过程是一个反复进行的过程，需反复进行。