Characteristic model-based all-coefficient adaptive control for automatic train control systems

Safe and reliable automatic train control is a primary consideration for any advanced rail transit system. This paper introduces the characteristic model-based modeling method into ATC system and develops an all-coefficient adaptive control. Two characteristic models,namely speed characteristic model and position characteristic model,are established for analyzing both train traction and cruising dynamical characteristics.Control strategies are proposed using single speed feedback and speed/position bi-feedback. Numerical simulations are carried out to verify the effectiveness of the proposed strategies,showing that control objective and required dynamic performance are well satisfied. Moreover,the system shows robustness against time-varying model uncertainties and unknown operational environment dynamics.     

Leader-follower formation control without leader’s velocity information

In this paper,we consider the mobile robots formation control problem without direct measurement of the leader robot’s linear velocity.Two decentralized nonlinear algorithms are proposed,respectively,based on adaptive dynamic feedback and immersioninvariance estimation based second order sliding mode control methodologies.The main idea is to solve formation problem by estimating the leader robots’s linear velocity,while maintaining the given predefined separation distance and bearing angle between the leader robot and the follower robot.The stability of the closed-loop system is proven by means of the Lyapunov method.The proposed controllers are smooth,continuous and robust against unknown bounded uncertainties such as sensor inaccuracy between the outputs of sensors and the true values in collision free environments.Simulation examples and physical vehicles experiments are presented to verify the effectiveness of the proposed design approaches,and the proposed designed methodologies are carefully compared to illustrate the pros and cons of the approaches.     

面向安全评估的高速铁路CTCS-2列控系统安全性测试环境

高速铁路CTCS-2列控系统是典型的安全苛求系统。根据安全苛求系统的特点,针对高速铁路CTCS-2列控系统的安全性测试和评估需求,设计了场景—事件驱动的测试脚本语言SED_TSL,提出了高速铁路CTCS-2列控系统测试环境的功能、系统框架、测试策略,实现了基于SED_TSL的CTCS-2列控系统自动化测试环境,并投入到铁道部的CTCS-2列控系统产品制式检测中,有效地实现了列控系统产品的功能与安全性测试。     

导弹电动舵机控制系统设计

针对某型导弹现有电液伺服系统存在动态响应速度慢、结构复杂、可靠性差、使用维护困难等缺点,研究提出了一种以大功率无刷直流电机为控制对象的电流/位置/速度三闭环反馈控制系统设计方案;采用DSP和FPGA的组合工作模式,其中DSP内部主控制程序实现系统初始化、三闭环控制算法和产生PWM信号等功能,FPGA则实现各功能电路的时序逻辑控制;通过构建由模拟制导计算机、1553B总线通讯网络和舵机控制系统组成的测试系统,验证了三闭环电动舵机控制系统设计方案的可行性;实验结果表明,该导弹电动舵机控制系统最大负载扭矩为75N·m,满载角速度为200°/s,调节时间小于70 ms(±10°阶跃信号),动态相移小于5％(2°,1 Hz),具有输出力矩大、响应速度快、控制精度高、使用寿命长和可维护性好等优点.     

动车组自动报站功能测试方法

动车组自动报站功能由旅客信息系统实现,主要负责列车即将到站、到站停稳、起步离站,三个时刻进行语音和文本的自动播报,从而向旅客传递列车的运行站点信息。当完成报站功能的开发或者修改,车次线路信息的增加或者修改时,均需要对修改内容进行验证。目前动车组旅客信息系统自动报站功能的测试方法较少,传统的测试方法由测试人员添乘跟车,在列车运行过程中对每一站的语音和文字播报进行观察,从而完成本车次的报站功能验证工作。这种测试方法效率非常低,依赖现场作业环境,并且测试回归性差。为了确保自动报站功能在运行过程中的稳定性,提升测试效率,采用GPS模拟软件,根据用户测试指令模拟列车实时位置,计算列车当前位置与一下站的距离；采用MVB数据收发装置,根据用户测试指令,模拟发送列车开关门信号、列车速度信号,完成以MVB为通讯方式的旅客信息系统自动报站测试；借助动车组自动报站功能的测试方法,可以提升测试效率,为自动报站功能稳定运行提供保障。     

高速列车制动及牵引自动控制研究

列车自动运行(ATO)系统的列车自动控制系统的重要组成部分。针对牵引和制动工况的不同工作机理,建立了列车牵引和电阻制动下的动力学模型,并采用非线性反步设计方法设计了相应控制器,以实现列车的速度和位置自动跟踪。理论分析和仿真结果表明,文中给出的反步控制器可以取得满意的高精度速度和位置跟踪效果。     

基于置乱系统的脆弱数字水印算法

数字水印是一种用于数字产品版权保护的信息隐藏技术。本文提出一种基于混合视觉双稳态置乱系统的脆 弱性数字水印算法。该算法将图像分块,由各块亮度值确定混沌序列长度及嵌入深度,将各点位置信息、最高有效位颜色信息 以及自定义的密钥作为混沌系统的初值,各块不同深度地将水印序列嵌入图像各点的R、G、B 分量中;在检测定位时,比较提 取的水印和生成的水印,直接得到差异图像。实验结果表明,使用该方法嵌入水印后图像质量高,且篡改定位能力强。     

基于模糊PID 软切换控制的列车自动驾驶系统调速制动

基于对列车自动驾驶(ATO)系统算法的分析,首先针对ATO系统停车阶段采取的一级调速制动过程,利用模糊PID软切换控制算法对ATO系统进行研究;然后利用模糊规则实现模糊控制与PID控制之间的切换;最后通过对系统的仿真表明,该算法不仅能够实现ATO系统调速控制的平滑过渡,而且使列车能够平稳运行,节约能源,同时提高了乘坐的舒适性和停车精度.     

配电系统自动跟踪补偿装置的研究

研究了采用高漏抗变压器型可控电抗器作为新型的配电系统自动调整消弧线圈的自动跟踪补偿装置的问题。该装置的控制采用动态补偿方案,实时监测电网电容电流。在正常工作时,补偿装置远离谐振点,当发生瞬时性单相接地故障时,补偿装置实现快速补偿。仿真结果表明:以该原理构成的自动跟踪补偿装置具有伏安特性线性度优良、响应速度快、补偿效果好、对系统适应性强、经济性能指标良好等优点。     

基于最优预见控制的高速列车速度控制器研究

针对高速列车自动驾驶(ATO)速度控制器的设计及性能问题,以列车运行过程中的安全性、舒适性、控制输入为约束条件,提出用最优预见算法设计控制器。该算法以列车动力学为基础,确定列车模型传递函数,进行极点配置之后使控制系统稳定;以列车模型为该算法的控制对象,将列车运行过程中的线路附加阻力和基本阻力作为干扰,实现列车ATO模式下目标速度的自动跟踪控制。选取京津城际北京南站至武清站间线路数据进行仿真验证,仿真结果表明该算法在降低列车运行能耗、提高旅客舒适性与列车运行准点率方面的有效性。     

抑制过压的PWM整流器功率因数调节方法

本文提出了一种通过调节PWM整流器功率因数,来抑制交流传动的列车处于再生制动时因受电弓处电压过高而导致再生失效的方法。分析了列车再生制动时,为了抑制受电弓电压升高,所需的PWM整流器功率因数角调节的范围,给出了在PWM整流器的预测电流控制的基础上改进策略并实现其功率因数调节的方案。在考虑无功传输导致的线路功率损耗的情况下,计算了抑制受电弓电压上升所需要的PWM整流器功率因数角调节的大小,并通过仿真验证了方案的可行性。     

基于PLC构成电流保护装置的软件设计

电流保护的构成元件有电磁感应型,晶体管型,微型机。通过分析电流保护的特征,设计了一种新型的采用 Ｐ Ｌ Ｃ 为核心的电流保护装置。原有保护装置所具有的逻辑部分可以通过用 Ｐ Ｌ Ｃ 的编程来实现。软件设计所完成的保护功能有：电流保护,自动重合闸保护,后加速保护预设的零序保护以及灯光报警等。适用于中、低压,辐射式网络结构。这样就用逻辑编程代替了原有系统的硬件接线及硬件逻辑,因此,在可靠性、成本、体积、实施的控制策略,工作方式,易于操作、维护等方面都显示出独特的优点。     

基于灰色系统理论高速列车ATO速度控制器研究

速度控制器是ATO系统的核心单元,也是列控系统的重要组成部分,针对目前高速列车无ATO功能的情况,研究智能的ATO系统速度控制器对实现高速列车自动驾驶具有的重要意义。通过分析CTCS-3级列控系统的结构和功能,提出了在CTCS-3级列控系统中增加ATO系统速度控制器的方案。首先设计了速度控制器与车载及地面设备的连接方式,实现了信息交互;而后应用灰色系统理论善于研究外延明确内涵不清系统的特点,建立速度控制器模型,进行预测及决策计算,得到比较合理的列车自动驾驶控制策略;最后采用遗传算法对其进行优化,得到最优控制策略。仿真结果表明,该方法实现了高速列车在CTCS-3级列控系统下的自动驾驶,列车运行的各项性能都得到了提高。     

列车测速测距设备故障检测系统研究

本文设计了一种列车测速测距设备故障检测系统,该系统对轮轴速度传感器及测速测距处理单元进行动态闭环离线检测,可再现列车运行状态及设备故障工况,同时在检测过程中分析待测传感器及测速测距处理单元的各项测试数据,从中选取速度、脉冲值和工作电流等信息进行故障模式辨别。测试结果显示,该系统故障诊断正确率高,实现了对测速测距设备服役状态参数的自动化检测。     

一种用于彩色图像认证的脆弱性数字水印方法

针对彩色图像认证问题,提出一种基于混合视觉双稳态置乱系统的脆弱性数字水印算法。该算法将图像分块,由各块亮度值确定混沌序列长度及嵌入深度,将各点位置信息、最高有效位颜色信息,以及自定义的密钥作为混沌系统的初值,各块不同深度地将水印序列嵌入各点R,G,B分量中。检测定位时比较提取的水印和生成的水印,直接得到差异图像。理论分析及实验结果证明,使用该方法嵌入水印后图像质量高,且篡改定位能力强。     

煤矿井下主排水自动控制系统的应用

针对目前煤矿井下主排水系统人工控制方式存在的工序繁琐、耗能大等问题,提出采用主排水自动控制系统实现对井下水泵的自动控制;介绍了主排水自动控制系统的结构功能及其在花山煤矿的应用情况,详细介绍了系统的器件选型及水泵自动控制流程。该系统采用PLC作为控制核心,采用各种传感器采集排水管道及水泵电动机的参数,实现了对水泵运行状态、运行过程的自动检测和自动控制,减轻了工作人员劳动强度,降低了水泵运行成本。     

云环境下基于PLC模拟量优化的机床自动控制系统设计

为解决机床控制过程中存在抖振现象和控制误差过高等问题,在云环境下通过对PLC模拟量的优化,从硬件和软件两个方面优化设计机床自动控制系统;加设可编程逻辑控制器,改装传感器、电机与驱动器,调整系统电路的连接方式,完成机床自动控制硬件系统的优化;根据机床生产任务,规划执行刀具移动轨迹,设定机床加工强度与速度参数;在云环境下自动采集机床模拟量与位姿,根据当前机床运行参数与设定参数之间偏差,利用优化PLC的模拟量并生成机床控制指令,实现机床自动控制功能;通过系统测试得出结论：综合两种实验场景,与传统控制系统相比,优化设计系统在机床执行刀具位置、运行速度和执行应力三个方面的控制误差分别降低约13.8 mm、0.26 mm/s和3.4 N,同时机床抖振现象得到显著抑制。     

PLC控制系统故障检测与处理功能的实现

某机电设备的控制系统是以可编程控制器为核心的自动控制系统 ,为提高系统的可靠性和容错能力 ,在硬件设计的基础上 ,通过梯形图软件的设计实现了对系统故障的自动检测与处理。本文介绍了该系统实现仪器功能自检、故障动态检测、故障处理功能的基本思想与方法     

轨道交通虚坡模型中的二重迭代法

人们对于轨道交通的计算机仿真问题进行了较多的研究,但尚存不足之处.为此,提出了一种用于轨道交通仿真的虚坡模型.其中,列车的速度由局部环境决定,即通过所考虑列车的前方列车号、它到前方列车的距离、对应位置上的虚坡宽度以及车和前方列车的最大速度等因素确定.进而在此模型的计算中提出了一种二重迭代法.其中第一重迭代用于确定列车的新的前方列车和分水岭时刻,第二重迭代用于克服时间步末位置和速度的耦合关系.车站对于将进站停靠列车的减速作用由一个假想静止列车模拟.对实例进行了计算,结果表明上述模型是有效的.它可被用于计算列车运行图和时刻表.     

基于DSP的快速货车电子防滑器的研究

介绍一种以DSP为核心,以模糊控制为算法的快速货车电子防滑器。该防滑器通过实时采集各车轴速度信号来检测车轴的滑行状态,及时调整制动缸压力防止车轴打滑。详细分析了防滑器结构以及其中的速度检测和滑行判定方法。实验室模拟试验结果表明,基于DSP的快速货车电子防滑器具有响应快、准确性高的特点。