TOATS

1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Факультет: «Управление процессами перевозок» Кафедра: «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь»

Курсовая работа

По дисциплине: Теоретические основы автоматики, телемеханики и связи

Выполнил студент:

(фамилия, имя, отчество)

(шифр)

(филиал, город)

4

(курс, группа)

Руководитель:

(фамилия, имя, отчество)

3

ВВЕДЕНИЕ

Автоматизация процессов управления есть необходимый элемент современного производства. Ее широкое внедрение обеспечивает повышение производительности труда и улучшение качества продукции. Развитие целых отраслей современной науки и техники принципиально невозможно без использования средств автоматизации.

На железнодорожном транспорте, как и во всех отраслях народного хозяйства, широко применяется автоматизация и телемеханизация производственных процессов, и прежде всего процессов управления движением поездов.

Работа систем железнодорожной автоматики и телемеханики проект в сложных эксплуатационных условиях, определяемые скоростями и большой интенсивностью движения поездов, а также часто трудными климатическими условиями. К специфическим условиям работы также относится то, что они, обеспечивая безопасность движения поездов, используют в качестве каналов связи рельсовые цепи и испытывают влияние помех большого уровня от токов электрической тяг и др.

В настоящей курсовой работе выполнено два задания:

-синтез и исследование регулятора скорости движущегося

объекта;

-синтез и исследование кодера и декодера информации.

4

1. Исходные данные для курсового проектирования

Задание:

1. Разработать устройства организации телемеханического канала связи между пунктом управления и объектом управления, осуществить их настройку и исследовать их характеристики. Для этого:

-синтезировать структурные схемы кодирующего и декодирующего устройства для передачи сообщений по телемеханическому каналу в заданном помехозащищенном коде;

-разработать модели канала связи с возможностью имитации ошибок при передаче данных, а также анализатора, для оценки достоверности передачи данных при наличии ошибок;

-рассчитать корректирующие способности заданного помехозащитного кода и оценить достоверность передачи данных при известной вероятности одиночных искажений символов.

2. Для объекта управления с заданными характеристиками разработать структурную схему системы автоматического регулирования замкнутого типа, осуществить её настройку и анализ качества регулирования. Для этого:

-по кривой разгона определить характеристики объекта управления;

-выбрать тип регулятора и настроить его параметры для обеспечения заданных показателей качества переходного процесса,

снять и проанализировать характеристики процесса регулирования.

3.Синтезировать модель передачи установок параметров технологического процесса по заданной программе и получить график процесса регулирования при отсутствии искажений в канале связи;

4.Сформировать перечень технических характеристик разработанной системы.

5.Сформулировать выводы по работе.

5

- используемый для передачи помехозащищенный код:

инверсный код – исправление и обнаружение ошибок.

Вероятность искажения символа – 0,04·10-6.

Характеристики инверсного кода:

-количество различных сообщений – 16;

-общее количество символов в сообщении – 8;

-минимальное кодовое расстояние – 4.

Время моделирования равно – 12.8 сек, максимальный шаг –

0,01сек.

Программа изменения уставок – [2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 1 1 1]

Закон изменения возмущения – однополярные прямоугольные импульсы с амплитудой 3 и периодом 0.5.

Тип регулятора – ПИ.

Кривая разгона:

Сведения о параметрах настройки регулятора:

6

2. Описание шаблона модели

С целью упрощения процесса разработки модели системы автоматического регулирования с передачей уставок по телемеханическому каналу связи, студентам предлагается воспользоваться готовым шаблоном. В шаблоне уже разработана общая структура системы. Также в него уже включены модели отдельных общих для всех вариантов узлов, включая ряд вспомогательных, в состав системы автоматического регулирования не входящих, но необходимых для моделирования и автоматизированного сбора сведений о ее работе.

Процесс разработки модели системы автоматического регулирования при использовании данного шаблона заключается в его изучении,

анализе и корректном дополнении моделями отдельных не проработанных узлов.

Модель, представленная в шаблоне, является иерархической,

построенной в соответствии с системным подходом. Результатом такого подхода является то, что реализация многих элементов модели подчиняется «принципу матрешки», когда элемент обозначен в схеме в общем виде на одном уровне описания, а его реализация раскрыта на других уровнях.

Для удобства студента, элементы модели, которые требуется редактировать, а также основные индикаторы выделены цветом и падающей тенью. Для того, чтобы модель заработала необходимо изучить устройство существующих элементов и правильно реализовать структурную схему элементов выделенных цветом и падающей тенью.

Общий вид системы автоматического регулирования с передачей уставок по телемеханическому каналу связи представлен на рисунке 1.

8

На рисунке следует выделить следующие управляющие элементы

иэлементы индикации:

–Управляющие элементы:

Programm_Vz – задатчик, в котором должна быть записана программа изменения уставок во времени;

Peredacha – модель передающей стороны системы телемеханики

(поста управления);

Line – модель канала связи;

Priyem – модель приемной стороны системы телемеханики

(линейного пункта);

Local_SAR – модель локальной системы автоматического регулирования технологического параметра;

Vnesh_vozm – модель внешних возмущений на объект регулирования;

С – генератор тактовых имульсов для автоматического формирования различных ошибок в канале связи;

Kratnost – элемент настройки кратности автоматически подсчитываемых ошибок в канале связи;

– Элементы индикации:

Code_out – индикатор отправляемого передающей стороной в канал связи сообщения в заданном помехозащитном коде;

Code_in – индикатор принятого приемной стороной сообщения в заданном помехозащитном коде;

Result – индикатор подсчитанного количества ошибок заданной элементом Kreatnost кратности в двоичном коде.

OU – осциллограф для отображения процесса регулирования технологического параметра объекта регулирования локальной системой автоматического регулирования.

Примечание: элементы Peredacha, Priyem, Line, Local_SAR

являются блоками, внутренняя реализация которых рассматривается

9

далее. Блоки моделируются элементом Subsystem из панели обозревателя элементов САР среды Simulink.

Взаимодействие элементов модели на данном уровне рассмотрения заключается в следующем. В различные моменты времени находящийся на посту управления программный задатчик Programm_Vz

формирует соответствующие требуемые значения регулируемого технологического параметра Vz. Также размещенный на посту управления блок Peredacha из требуемого значения технологического параметра формирует сообщение в заданном помехозащитном коде для передачи удаленному объекту управления по линии связи, в которой возможны случайные искажения отдельных символов. Моделируемая блоком Line Линия связи в рамках учебной задачи имеет топологию

«точка-точка», то есть подразумевает постоянное монопольное использование её постом управления и одним удаленным пунктом, где размещен объект управления. Кроме того, для удобства моделирования данные передаются параллельным кодом. В процессе передачи сообщения по каналу связи в нем с некоторыми вероятностями могут исказиться отдельные группы символов (разрядов) от одного, до всех,

либо с другой вероятностью сообщение может быть доставлено на удаленный пункт неискаженным. Для удобства изучения влияния искажений на передаваемые сообщения модель линии связи предоставляет возможность детерминированного формирования и перебора всех возможных искажений, которые осуществляются над передаваемым сообщением по сигналам тактового генератора С с периодом 0.1 сек, что позволяет за время моделирования 12.8 сек перечислить все возможные искажения 8-разрядного двоичного числа.

Блок Priyem – представляет собой телемеханическое оборудование, размещенное на удаленном объекте, предназначенное для приема и анализа сообщений из линии связи. Используя в качестве входных сигналов поступающие из канала связи сообщения в заданном

10

помехозащитном коде, блок Priyem должен выполнить обратное преобразование по отношению к тому, что выполняет блок Peredacha, то есть декодировать сообщение и определить сопоставленную ему уставку. Вычисленное значение уставки подается на один из входов локальной системы автоматического регулирования Local_SAR на другой вход которой подаются внешние возмущения Vnesh_vozm,

моделирующие влияние окружающей среды на объект регулирования.

Результаты работы локальной системы автоматического регулирования в условиях влияния окружающей среды и изменения величин уставок,

передаваемых по линии связи отображаются на индикаторе ОU.

Кроме того, в модели присутствует дополнительный индикатор

Result, который служит для отображения в виде эпюр процесса подсчета необнаруженных трансформаций уставок вследствие искажений различной кратности передаваемых по линии связи сообщений.

Кратность подсчитываемых и отображаемых индикатором Result

ошибок, приведших к необнаруженным трансформациям передаваемых по линии связи сообщений, задается блоком Kratnost.

Далее приведем описание блока Peredacha. Модель блока представлена на рисунке 2.