|
p align="left">Расположение путей и путевое оборудование могут со временем меняться. Число поездов и маршруты их движения могут изменяться ежедневно. Система должна обеспечивать возможность подключения новых датчиков, сетей и оборудования, выполненных по более совершенным технологиям. На врезке сформулированы основные требования к системе управления движением поездов. Очевидно, они сильно упрощены. На практике детальные требования к большой системе вырабатываются после демонстрации жизнеспособности программного решения проблемы. При этом анализ отменяет сотни человеко-месяцев труда с участием экспертов в данной области и пользователей системы. В конечном счете требования к системе могут состоять из тысяч страниц документации, специфицирующей не только базовое поведение, но и такие детали, как макеты форм интерфейса. В данном курсовом проекте мы рассмотрим не все требования, а только их малую часть. 2. Постановка задачи Спроектировать на основе микропроцессора контроллер для модели железной дороги. Рассмотреть путь, состоящий из замкнутого кольца и тупиков со стрелками на разветвлениях, причем считайте, что на путях находиться один поезд с мотором постоянного тока. Контроллер должен управлять маршрутами поезда в соответствии с поступающими с клавиатуры командами. Должны быть предусмотрены, например, такие команды: 1. Проследовать кратчайшим маршрутом из данной точки в указанный пункт назначения и остановиться. 2. Уйти в тупик. 3. Выдать длину маршрута. Начальное положение поездов можно считать фиксированным и известным микропроцессору. В дальнейшем он должен следить за положением поезда. Исходные данные: 1. количество остановок на пути 2. расстояние между остановками 3. начальная координата поезда 4. конечная координата поезда 5. тупик (расстояние до тупика) 6. место положения стрелки 3. Первый этап моделирования. Формирование модели На первом этапе моделирования формулируется модель, строится ее формальная схема и собственно решается вопрос об ее эффективности и целесообразности моделирования системы на вычислительной машине. Рассмотрим путь, состоящий из замкнутого кольца и тупиков со стрелками на разветвлениях, причем считаем что на путях находится один поезд с мотором постоянного тока. Спроектируем на основе микропроцессора контроллер для модели железной дороги. Для того, чтобы определить положение поездов и управлять их движением, все пути разбиваются на участки. Присутствие состава на участке можно определить по потребляемому этим участком току. Для этого достаточно в цепь питания рельса включить резистор. Если есть потребление на участке, то на резисторе возникает падение напряжения, которое с помощью специального усилителя будет превращено в логический сигнал. В нашей модели присутствие поезда на данном участке будет определяться по метке. В интерфейс между микропроцессором и железной дорогой будут входить порт вывода для подачи напряжения на каждый участок и бит порта ввода для управления стрелкой. Начальное положение поездов можно считать фиксированным и известным микропроцессору. В дальнейшем он должен следить за их положением, управляя их перемещениями, в соответствии с поступающими с клавиатуры командами. Программа микропроцессора должна уметь находить кратчайшие маршруты. Графически наше замкнутое кольцо с тупиками можно представить в виде взвешенного графа. 28 Эффективность и целесообразность моделирования системы представленной графом, дает возможность рассмотреть полностью структуру системы движения поезда по пути, не запуская его экспериментально на самом деле, и связи между элементами системы. Обход данного графа, возможно, провести несколькими способами расчета: аналитическим, имитационным. Аналитическое моделирование-процесс функционирования элементов системы записываются в виде некоторых функциональных соотношений или логических условий. Имитационное моделирование реализует модель, алгоритм воспроизводит процесс функционирования системы во времени, имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени, что позволяет по исходным данным получит сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени, дающие возможность оценить характеристики системы. Имитационный метод включает все элементы реальной системы. Методологическую основу построения маршрутов составляет расширенная граф-модель, реализующая событийное управление, позволяющая проводить адаптацию алгоритмов построения маршрутов, основанную на формальных манипуляциях с объектами без изменения исходной граф-модели. Для графа зависимости по управлению на каждом конкретном шаге процесса управления для узла, из которого исходят несколько дуг, возникновение коллизии на одной из них определяет выбор стратегии (алгоритма) управления. Активизация некоторого события зависит от состояния транспортной инфраструктуры, определяемого ее текущими характеристиками. Введем множество предикатов для реализации событийного управления на графе управлений и поставим их в соответствие дугам графа . Алгоритм, реализующий переход > на графе , инициируется, если объект на текущем шаге находится в состоянии , и предикат , помечающий данный переход, принимает «разрешающее» значение. При этом на дугах, исходящих из одной вершины, возможна ситуация появления значения истинности одновременно нескольких предикатов. Вершины данного графа 1, 2, 3, 4, 5, 6 есть остановки; ребра-ветви железной дороги; e, r,t,y,x,w,1u,2u..- длина пути ветвей; ответвления от замкнутого кольца - тупики, вместе ответвления расположена стрелка. В данном курсовом проекте рассмотрена упрощенная схема пути, но на ее основе можно будет рассмотреть модернизацию в сторону усложнения пути и добавления поездов. Процесс функционирования системы может быть реализован с помощью различных алгоритмов. Построение математической модели. Под математической моделью будем понимать процесс установления соответствия данному реальному объекту некоторого математического объекта и исследование этой модели, позволяющее получать характеристики рассматриваемого реального объекта. Модель объекта содержит: · совокупность входных воздействий - задача начальной и конечной точки отправления; · совокупность воздействий внешней среды; · совокупность внутренних параметров - длины путей(скорость, свободна или занята ветвь по которой собирается двигаться поезд); · совокупность выходных характеристик - длина всего пройденного пути (время его прохождения, и вывод кратчайшего пути). 1) Задаем длины отдельных ветвей графа, они могут быть представлены вектором: P[ e, r,t,y,x,w], все элементы больше нуля. 2) Задаем начальную координату или вершину отправления, она должна быть истинной для заданного графа: номер вершины - nach, где 1<=nach<=6 т.е. для нашего графа число натуральное целое не более числа вершин. 3) Задаем конечную координату или вершину прибытия: номер вершины - kon, где 1<=kon<=6, натуральное и целое. 4) Задаем длину до тупика: u, где u=1u=2u=…=6u, u>0. 5) Выбери направление обхода: по часовой стрелки или против часовой. 6) Ищем длину пути: алгоритм - по очередное суммирование всех длин пройденных ветвей, т.е.элементов вектора Р S=[nach]+[nach+1]+…+[nach+n], где nach+n=kon. 7) Задаем уйдет ли поезд в тупик. Если уходит то к общему полученному пути прибавляем длину ветви тупика. Skon=S+u, где u элемент из вектора U[1u,2u,3u,4u,5u,6u] 8) Задаем среднюю скорость прохождения маршрута поездом: V=v. 9) Вычисляем время, затраченное на весь маршрут: T= Skon/v 4. Второй этап моделирования. Реализация машинной модели На втором этапе математическая модель воплощается в машинную модель, т.е. решается проблема алгоритмизации модели, ее рационального разбиения на блоки и организации интерфейса между ними. Реализация алгоритма представлена на языке турбо паскаль. 4.1 Блок схема Основная схема 28 28 28 28 4.2 Листинг программы |
program u; uses crt; label m1,m2,m3; const n=5; type uk=^zap; zap=record s:integer; zn:boolean; Lln:uk; Rln:uk; end; var zn:char; perv,tek,pred,perv1:uk; met:boolean; i,nash,kon,znash,dl:integer; | Блок описаний: Задание названия программы, задание существующих меток, констант (n=5) - задание точного числа остановок на пути, задание типов переменных: целочисленных данных, логических переменных, логические метки, символьные переменные. | | |
|
procedure poisk1; begin tek:=perv1; znash:=0; while tek^.zn=false do begin znash:=tek^.s+znash; tek:=tek^.rln; end; writeln(' '); znash:=znash+dl; end; | Процедура поиска и задания начальной координаты, и нахождения суммарного пути по часовой стрелке. | | |
|
procedure poisk2; var cx:integer; begin tek:=perv1; znash:=0; cx:=0; tek:=perv1; while tek^.zn=false do begin cx:=cx+1; znash:=tek^.lln^.s+znash; tek:=tek^.lln; end; znash:=znash+dl; end; | Процедура поиска и задания начальной координаты, и нахождения суммарного пути против часовой стрелки. | | |
|
begin clrscr; m1:writeln('Vvedite nomer nashalnoi koordinati');readln(nash); if nash>n then begin writeln('Nevernii vvod'); goto m1; end; m2:writeln('Vvedite nomer koneshnoi koordinati');readln(kon); if kon>n then begin writeln('Nevernii vvod'); goto m2; end; writeln('Vvedite put do tupika');readln(dl); | Вводим начальные координаты Если начальная координата больше общего числа возможных остановок на пути, выводится ошибка. Ввод конечной координаты Если конечная координата больше общего числа возможных остановок на пути, выводится ошибка. Ввод расстояния до тупика | | |
|
new(tek); perv:=tek; if kon=1 then perv^.zn:=true else perv^.zn:=false; writeln('Vvedite put 1');readln(tek^.s); tek^.Rln:=nil; tek^.Lln:=nil; pred:=perv; perv1:=perv; for i:=2 to n do begin new(tek); pred^.Rln:=tek; tek^.lln:=pred; writeln('Vvedite put ',i);readln(tek^.s); tek^.Rln:=nil; pred:=tek; if i=nash then perv1:=tek; if i=kon then tek^.zn:=true else tek^.zn:=false; end; tek^.Rln:=perv; perv^.Lln:=tek; | Здесь задается вопрос о величине каждой в отдельности ветви. Задание величины длины пути до тупика при переходе по стрелке | | |
|
m3:writeln('Vvedite napravlenie:'); writeln(' Y- Po shasovoi strelke'); writeln(' N- Protiv shasovoi strelki'); zn:=readkey; case zn of 'Y','y':poisk1; 'N','n':poisk2; else begin writeln('Nevernii vvod,povtorite ese ras'); goto m3; end; end; writeln('Proidennii put: ',znash); readkey; end. | Вводится направления движения которое считается более оптимальным, то есть задается движение поезда по часовой стрелки или против часовой. Y-по часовой X-против часовой При ошибки ввода неправильного значения выдается просьба ввода еще раз. Вывод длины пройденного пути | | |
(Рис.2) Это результат работы программы, в которой рассмотрена задача нахождения пути, переключение направления движения, а также работа стрелки. 5. Модель движения поезда, рассмотренная в MatLab Для того чтоб знать расположение в данный момент поезда на маршруте, используем пакет Simulink в программе MatLab. Рассмотрим граф с переходящей меткой, стоящей в той вершине, в которой находиться поезд в конкретный момент времени. Данная модель является динамическим объектом. Динамический объект - это объект, поведение (выход) которого зависит не только от текущего значения входных воздействий (сигналов), но и от их значений в предыдущие моменты времени. Модель находит кратчайший путь и идет по нему. То есть в данную модель включено цифровое устройство - счетчик времени. Модель обнаружения поезда на путях (логическая схема). Данная логическая схема обеспечивает удобный и наглядный визуальный контроль за поведением виртуальной модели железной дороги. Достаточно лишь запустить Simulink в режиме симуляции созданной модели системы. После запуска программа определяет начальную и конечную станцию, находит кратчайший маршрут движения, запускается счетчик времени, и производиться перемещения метки поезда по вершинам до конечной станции. Для изменения конечной и начальной станции достаточно редактировать лишь два блока: Data Store Read - начальная вершина, Data Store Read1- конечная вершина Входные данные к логической схеме: е1 -- конечнная станция 1 е2 -- конечнная станция 2 е3 -- конечнная станция 3 е4 -- конечнная станция 4 е5 -- конечнная станция 5 с1 -- текущая станция 1 с2 -- текущая станция 2 с3 -- текущая станция 3 с4 -- текущая станция 4 с5 -- текущая станция 5 s -- конечная станция. Поступают на входы в виде двоичного сигнала Логическая функция реализованной модели с1 = е1 ( c2 v c5 ) v e2 c5 v e5 c2 с2 = е2 ( c1 v c3 ) v e1 c3 v e3 c1 с3 = е3 ( c2 v c4 ) v e2 c4 v e4 c2 с4 = е4 ( c3 v c5 ) v e3 c5 v e5 c3 с5 = е5 ( c4 v c1 ) v e4 c1 v e1 c4 s = c1 e1 v c2 e2 v c3 e3 v c4 e4 v c5 e5 Заключение В ходе выполнения курсового проекта по теме модель железной дороги были реализованы поставленные задачи прохождения поездом железнодорожного пути. Сделанная виртуальная модель способна проходить путь от заданной начальной, до заданной конечной точки за определенное время, переключать стрелку, находить кратчайший маршрут движения и считать длину пройденного пути. Разработанная виртуальная модель помогает в наблюдении и изучении движения поезда. Усложнения данной модели может идти в сторону увеличения числа поездов, появление шлагбаумов. Использование данного проекта может быть реализовано в управлении движения поездов. В главе Требования к системе управления движением, рассмотрены основные проблемы и данная работа поможет в решении некоторых из них. Список использованной литературы 1. Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в машине. М.: «Советское радио».1958. 215с. 2. Ицкович Э.Л. Как выбирать контроллерные средства. http://archive.expert.ru 3. Дьяконов В.П. SIMULINK 5/6/7 . М.:«ДМК Пресс», 2008 4. Моргун А.Н. Справочник по Turbo Pascal для студентов. М.: «Диалектика», 2006. 5. Эллиот Б. Коффман Turbo Pascal. М.: «Вильямс», 2005. 6. http://pascalstudy.narod.ru/ 7. http://www.pascalguru.com/
Страницы: 1, 2
| 
