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列车自动驾驶系统(ATO)是列车自动控制系统的重要组成部分。本文根据牵引电机在不同工况下工作原理的不同，建立了列车运行的牵引模型和电阻制动模型，并采用非线性返步设计方法分别对牵引模型和制动模型设计控制器实现列车的速度和位置跟踪。理论分析和仿真结果表明，所设计的返步控制器可以取得很好的速度和位置跟踪效果。