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第1篇

【關鍵詞】視線角速度 微小型飛行器 制導 Simulink

1 引言

微小型飛行器承擔著越來越多的任務，從航拍救援到農業植保，從軍事偵察到目標打擊，微小型飛行器的發展呈現暴發式的發展態勢。

2 目標和微小型飛行器運動模型

由微小型飛行器的質心運動學、質心動力學、繞質心運動學和繞質心動力學公式，可得微小型飛行器的十二個狀態方程為：

（1）

其中，（）為位置矢量，（）為速度矢量，（）為姿態角，（）為姿態角速度，（）為三個軸方向上的力矩，（）為微小型飛行器質心受到的力，（）為姿態角，（）為轉動慣量，為質量。

3 制導原理及視線角速度計算方法

目標與微小型飛行器的幾何位置原理圖如圖1所示，設微小型飛行器位于點（坐標原點），目標位于點。

如果微小型飛行器和目標的運動方向和大小一定，若要使微小型飛行器與目標同時到達I點，則要使，但實際上，兩者的運動方向和大小不定，所以要滿足以下條件：

（2）

其中，為彈道傾角，為視線角，為比例導引系數。

在三維空間中，垂直視線角和水平視線角分別為：

（3）

（4）

由此可以計算出垂直視線角速度和水平視線角速度。

而垂直視線速度和水平視線角速度分別與縱向過載和橫向過載有關，可記為：

（5）

（6）

4 基于MATLAB/Simulink的仿真系y搭建

目標模型搭建了勻速直線運動的數學模型，微小型飛行器模型是根據12個狀態方程得到的，導引頭環節用于計算垂直視線角速度和水平視線角速度，制導控制環節根據垂直視線角速度和水平視線角速度，計算升降舵、方向舵和副翼的指令，速度控制環節控制微小型飛行器的飛行速度，從而構成完整的仿真控制回路。

5 仿真結果

微小型飛行器沿軌跡方向的切向過載和制導過程中的速度變化曲線如圖所示，切向過載在初始位置較大，隨著時間的推移，切向過載近于0。從切向過載和微小型飛行器的速度對比中可知，在切向過載的作用下，微小型飛行器的速度迅速增加，到期望的35m/s速度后，切向過載接近于0，隨后速度保持不變，說明切向過載能夠有效實現對速度的控制。

6 結語

仿真實驗結果表明，微小型飛行器利用視線角速度的制導方法，能夠實現對目標的精確打擊任務，并且末端的視線角速度變化較為劇烈，導致制導末端過載較大，并且需要根據不同性能要求選擇不同的導引比例系數。

參考文獻：

第2篇

關鍵詞：軌道交通；仿真平臺；建模；面向對象；自動列車控制

中圖分類號： U2939；TP391.98

文獻標志碼：A

Abstract： To evaluate the operational efficiency and emergency strategies of the trail transit under different passenger flow conditions， also simulate and analyze the emergency strategies quantitatively， a simulation platform for urban rail transit was proposed. This system modeled four main objects that consisted of the kinetic model of train， the Automatic Train Control （ATC）， the trackside equipment and the moving block system. On this basis， the whole simulation system was designed and implemented based on VC++ development platform combined with computer network and database technology. Finally， the operation of the train was able to be automatically implemented on this simulation platform driven by the train timetable. The system was assessed by using the data of the rail transit of Shanghai 8th line and the simulation results show good consistency with the real timetable.

Key words： rail transit； simulation platform； modeling； object oriented； Automatic Train Control （ATC）

0引言

城市軌道交通在規劃、建設以及運營過程中往往會碰到許多無法預料的突發事件。為了對軌道交通各階段的實施方案進行評估論證，提高軌道的運行效率，增加軌道交通運行的安全系數以及在突發事件應急狀態下，對應急策略進行仿真和定量分析，國內外各研究機構采用不同的手段，設計了軌道交通列車運行仿真平臺。

謝蜀勁[1]對目前國外使用較多的RailSys、OpenTrack、STRESI等列車仿真程序的功能進行了論述。由于現有的軟件基本上都是針對某些特定功能而開發的，主要用于在現有的列車時刻表下，對列車的運行進行仿真，并檢測其中的沖突，所以其通用性較差、不便于擴展；宗明等[2]采用基于統一建模語言（Unified Modeling Language， UML）的方法，對自動列車運行（Automatic Train Operation， ATO）系統進行了仿真，并且采用建模工具集中的Rose工具進行了實現。但通常認為列車的控制由3部分組成，分別為ATO、自動列車控制（Automatic Train Control， ATC）和自動列車監控（Automatic Train Supervision， ATS），這三者相互依托，互不可分，這種仿真方式屬于對部分模塊的仿真模擬，并未對整套軌道交通進行完整的仿真；Nunez等[3]以管理學的手段，對軌道交通的運行進行了仿真研究。然而這種方法忽略了列車的實際運動模型，無法完成對故障狀態的擴展以及對應急策略效率的定量分析；陳祥獻等[4]則著重研究了基于通信的列車控制（CommunicationBased Train Control， CBTC）系統，并對CBTC下的聯鎖閉塞機制進行了研究仿真。CBTC主要應用于聯鎖閉塞機制中，若要建立完整的仿真平臺還需建立相關的模型；除此以外，國內外許多研究人員均對軌道交通仿真平臺中的部分模塊進行了設計與實現，包括視景的仿真、運行圖的自動生成以及分布式系統在仿真平臺中的應用[5-10]。列車運行視景的仿真主要用于培訓列車操作人員，其針對性較強，不適宜實現平臺的通用性；運行圖的自動生成主要用于軌道交通的管理層面，它主要用于對仿真平臺進行測試。

上述仿真系統雖然都對軌道交通仿真平臺進行了研究，但基本都是側重于對某一模塊的設計，并且通用性及擴展性較差，并沒有對系統進行整體的設計研發。本文在參考已有仿真系統的基礎上，依托同濟大學陳永生教授軌道交通研究平臺，提出了一種較全面的城市軌道交通仿真平臺，可以模擬整個軌道交通中大部分模塊的運行。本文采用經典宏觀物體運動學理論，對列車的運行建立運動模型，分析了列車運動過程中受到的牽引力和阻力的組成；對自動列車控制（ATC）系統的組成模塊進行了劃分，并對各個模塊進行了屬性賦值，用以限制列車的運行；將軌旁設備分為4個模塊，分別為信號機類、道岔類、軌道類及站臺類，根據功能的不同，賦予了功能屬性；采用移動閉塞原理，結合列車運動模型，建立了軌道交通的運行控制方法；以VC++作為開發平臺，結合計算機網絡以及數據庫技術，建立了完整的地鐵仿真平臺。最終，以上海地鐵8號線作為研究對象，對仿真數據進行了驗證。

從圖1可以看到，軌道交通由主控中心、聯鎖集中站、軌旁設備、列車、主干通信網絡以及管理人員所組成。

其中管理人員作為整個軌道交通運行的決策者，是軌道交通安全、正常運行的核心保證；主控中心承擔著列車調度、運行計劃的制定以及系統監控的任務，并且在緊急狀態下，還需要制定相應的應急預案；聯鎖集中站接收來自主控中心和列車的信息，并實現信息的轉發，同時承擔著軌道交通區域信息管理的工作；軌旁設備包括了軌道、信號機、道岔以及通信設備等，是列車進路暢通的硬件保障；列車則是運載旅客的載體，在ATC或人工的控制下，運送乘客；為了實現上述所有模塊的信息交換，一條高速主干通信網絡承擔起了各部分模塊信息交換的功能[12]。

1.2仿真平臺模塊劃分

為了實現城市軌道交通仿真平臺的設計，首先對上述真實軌道交通各組成模塊以及其主要功能進行了分析，提出了需要仿真建模的部分；然后以面向對象的方式，對各模塊賦予相應的屬性，完成模塊建模工作。仿真平臺的主要組成模塊如圖2所示。

圖3～4展示了隨著列車在牽引力及阻力的共同作用下位移不斷增加，速度不斷增大的過程。在列車的加速過程中，其速度的變化逐漸減緩，也就意味著隨著列車速度的增加，其獲得的加速度不斷減小，這一點與列車受到的阻力規律相符，表明了此算法可以模擬列車的速度控制。

2.2自動列車控制ATC結構設計

自動列車控制系統ATC由三個子部分組成，分別為：自動列車監控系統ATS、自動列車保護系統ATP以及自動列車操作系統ATO。其中控制中心僅存在ATS系統，并且通過ATS系統監控整個軌道交通的運行狀態，同時控制著整個軌道交通的運行；聯鎖集中站中的ATS在控制中心的授權下完成進路控制等功能，同時也是控制中心與列車之間信息交換的中介。聯鎖集中站中的ATP/ATO系統確保僅有一條進路有效，并且對站臺機電設備進行操作；車載ATS系統保存各種行車數據，并通過聯鎖集中站ATS系統接收來自中心ATS的信息；車載ATP系統實時監控列車的運行狀態，并與ATO系統相互配合，實現列車的安全運行。圖5列出了在基于面向對象的建模思想下，ATC各組件的屬性以及方法。

根據對ATC系統的功能描述，設計出如圖5所示的ATC對象模型。從圖5中可以看到，這三個子系統既相對獨立，又相互聯系，組成了一套完整的管理、控制、監督系統。

2.3軌旁設備

本文采用面向對象的建模方法，抽象出軌旁設備的共性，設計出設備類作為所有設備的基類。根據不同設備的特性，從而派生出各種設備子類。這樣對將來系統的擴展留了空間，并且使得復雜系統標準化。圖6展示了軌旁設備各對象的關系，以及各模塊的屬性。

2.4移動閉塞

列車的閉塞系統實現方式可分為兩大類，分別為固定閉塞和移動閉塞。傳統的固定閉塞信號控制，采用階梯式速度控制方式，對應每個閉塞分區只能傳送一個該分區所規定的最大速度命令碼。其特點是線路被劃分為固定位置、某一長度的閉塞分區，一個分區只能被一列車占用。閉塞分區的長度按最長列車、滿負載、最高速度、最不利制動率等不利條件設計。這種閉塞方式運行效率低，現在已逐漸被淘汰。在移動閉塞機制下，列車間隔為若干閉塞分區，而與列車在分區內的實際位置無關；制動的起點和終點總是某一分區的邊界，列車的安全運行由ATP/ATO系統負責。本仿真平臺中，采用移動閉塞的方式實現列車的操作與碰撞避免。

如圖7所示為列車運行過程中的移動閉塞機制示意圖。在移動閉塞機制下，前后兩列列車之間的閉塞區間長度一般為固定值，這段區間的長度由列車的制動性能決定。它必須保證在列車緊急制動狀態下，前后兩車的距離不得小于設定的安全距離，即圖7中的后方保護距離；閉塞區間的邊界則會隨著列車的運行而動態改變，如圖7所示，其邊界點分別位于后車的車頭與前車的車尾減去保護距離。在仿真平臺中，本文采用如下算法分3階段來實現在移動閉塞條件下，列車的運行狀態控制。其中列車的制動采用一次連續式。

4結語

軌道交通運行仿真平臺可以在一定程度上對軌道交通的運行進行模擬，實現列車的自動調度、運行、進路選擇以及聯鎖閉塞的控制；此外，仿真平臺還可以滿足軌道交通運營管理機構對管理人員的培訓需求，在降低培訓成本的同時提高培訓效率；同時，作為一種通用的地鐵運行仿真平臺，還可以作為軌道交通科學的研究工具，對新的理論以及算法進行定量分析。

在當前階段，本系統僅設計和實現了軌道交通工作狀態的一部分，即列車的運行仿真以及科研分析的相關接口。在下一階段的研究中，可以在系統中加入更多的功能，包括：環控系統、火災報警以及故障信息，以實現對真實軌道交通更全面、真實的仿真。

參考文獻：

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第3篇

2012年7月10日，第9期全省市、縣（區）教育局長培訓班開班儀式在延安大學圖書館報告廳舉行。楊希文作了主題為《建設教育強省我們怎么看怎么辦——與全省各市、縣（區）教育局長交流）》的主題報告，他勉勵市縣教育局長要有奉獻精神、坦蕩情懷，遇到難題肯擔當，帶著激情去工作，奮力開創陜西教育新局面，為富裕三秦百姓、全面建設西部強省作出更大的貢獻。

楊希文說，2010年全省教育工作會議召開后，在建設教育強省的進程中，我們著力抓教育改革創新、抓人才隊伍、抓規范管理，加快推進教育現代化。做好這些工作，離不開優秀的老師、優秀的校長，更離不開優秀的教育局長，這次培訓是提升教育局長能力的一個重要舉措。

楊希文指出，教育局長既令人羨慕又叫人頭疼。我國基礎教育實行“分級管理、地方負責”的體制，縣區是教育行政組織的基本單位，教育局長所處的社會文化背景是具體而復雜的，工作系統是多元而繁重的，在政治系統擔任著政府管理者角色，在教育系統擔任著教育領導者角色，在社會系統中擔任著公共服務者角色。這種重疊多元的角色定位，在現實中有時會不一致，從而導致職業角色沖突、責任權力沖突、管理角色沖突、理想現實沖突。就如何看待教育局長的角色定位、教育局長怎樣在多重困境中進行自我調適，楊希文指出，做好教育領導者是教育局長的天職，做好政府管理者是教育局的本份，承擔社會服務是教育局長角色職能的放大，應理順這些關系，審視、反思、提升自己的工作，把既讓人羨慕又叫人頭疼的教育局長干好。

楊希文深入闡述了“教育形勢任務怎么看”的問題。他說，思想是行動的先導，“看法”決定“干法”。市縣教育局長應對教育所處的環境、形勢和當前的任務了然于胸。他說，教育是一個開放的系統，環境尤為重要，發展教育要跳出教育看教育，進而從國內國外、省內省外多個角度分析了我省教育當前所處的政治環境、經濟環境和社會環境。他指出，振興教育是國家發展基本戰略，我省教育事業得到各級黨委政府的重視支持，具有前景樂觀的經濟支撐，承載著非常高的社會期望，外部環境給教育發展提供了廣闊舞臺，給予了教育發展足夠動力，但也對教育發展提出了更高的要求。黨的十七大和省第十一次黨代會以來，我們抓理順、抓提升，教育發展有4個特點：教育公共服務體系不斷健全，教育基礎保障水平顯著提高，教育內涵發展邁出新的步伐，教育服務發展能力明顯增強。總體來看，我省國民教育體系日臻完善，人民群眾“有學上”的問題基本解決，國民受教育程度顯著提升，教育改革發展上升勢頭明顯，已經蘊積了建設教育強省的基本實力。在肯定成績、堅定信心的同時，楊希文也指出了我省教育改革發展存在的4個方面困難和問題：在發展環境方面，個別地方政府責任落實不到位；在促進公平方面，義務教育實施水平不高；在完善體系方面，職業教育成為新的薄弱環節；在條件保障方面，學前教育保教條件和保障水平需要提高。他說，總體來看，與教育現代化的標準和群眾的期望相比，我們的差距仍然很大，人民群眾日益增長的多樣化教育需求與優質教育資源供給不足仍是教育發展的基本矛盾，“上好學”成為擺在我們面前的新任務，建設教育強省必須真抓實干、克難攻堅。楊希文強調，國家教育規劃綱要和我省《實施意見》是全省教育工作今后一個時期的行動綱領和工作指南，市縣教育重點承擔著4項任務：扎實辦好義務教育，讓所有孩子平等的接受高質量的教育；大力發展學前教育，為幼兒幸福成長實施快樂的啟蒙教育；推進高中教育特色發展，為學生成長成才提供知識和能力儲備；創新發展職業教育，讓學生成為適應工作的實用型技能人才。

楊希文結合工作實際，重點論述了“市縣教育局長怎么辦”。他說，行動是思想的表現，“干法”落實“看法”，一個好校長就是一所好學校，一個好局長就是一方好教育。他鼓勵市縣教育局長全面提升政治領導力、教育領導力和行政領導力。楊希文指出，提升政治領導力是教育局長的履行職責的前提，要堅決貫徹黨委政府的決策部署，圍繞省第十二次黨代會和全省教育工作會議精神謀劃開展工作，把不折不扣抓落實作為一種良好習慣和工作境界。同時，教育局長要積極為教育系統爭取必要的資源和支持，發動領導，團結大家，調動資源。楊希文指出，提升教育領導力是教育局長履行職責的核心。教育局長要不斷提高教育認知水平、管理水平，要精通業務，當教育事業的領航員，牢固樹立育人為本的理念，把改革創新作為破解發展難題的法寶，抓重點、攻難點、創亮點，努力當一個教育家。楊希文說，提升行政領導力是教育局長履行職責的基石。一個受人擁戴的領導，應當有聲有色地工作，有滋有味地生活，有情有義地交往，一個人的力量是有限的，教育局長有責任、有義務、有必要培養更多更優秀的人才，爭取形成一個教育行政管理干部、校長和教師人才輩出、群星燦爛的群體效應，同時做好宣傳工作，營造良好的社會氛圍，形成敢干事、能干事、會干事、干成事的良好環境，推動本地教育持續發展。