【摘 要】
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现代无轨列车是一种具有全新架构的中运量城市道路交通运输工具,与传统公交相比,具有客运量大、零排放等优点,是普通道路公交系统与轨道交通系统的有力补充。然而,车体之间采用多铰接的方式连接,增加了整车结构的复杂性,运动不灵活。同时由于车轮无轨道约束,运动自由度大,车辆存在折叠、甩尾、轮迹偏差大等失稳问题,对其进行主动转向控制具有重要意义。本文针对现代无轨列车及其主动转向控制策略,开展如下主要工作:（1）
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现代无轨列车是一种具有全新架构的中运量城市道路交通运输工具,与传统公交相比,具有客运量大、零排放等优点,是普通道路公交系统与轨道交通系统的有力补充。然而,车体之间采用多铰接的方式连接,增加了整车结构的复杂性,运动不灵活。同时由于车轮无轨道约束,运动自由度大,车辆存在折叠、甩尾、轮迹偏差大等失稳问题,对其进行主动转向控制具有重要意义。本文针对现代无轨列车及其主动转向控制策略,开展如下主要工作:（1）根据现代无轨列车的架构特点与驱动特点,设计了与转向相关的转向轮最大转角、最大铰接角、铰接减振装置的最大行程以及电机的最大功率;建立了ADAMS虚拟样机模型,验证该架构的可行性。（2）为了分析主动力与车体模块状态的关系,建立整车动力学数学模型。基于牛顿-欧拉方程建立其各个模块的动力学方程,在该方程中约束力较多,为了消除约束,利用若丹虚功率原理,建立了整车无约束力动力学方程;然后对其他子系统模型进行了数学模型的建立。在MATLAB中搭建总体的模型,验证了数学模型的正确性。（3）根据主动力与车辆状态的作用关系,设计了主动控制策略,主要包括三部分。首先是铰接减振装置的刚度参数对车辆的稳定性有重要影响,利用驾驶员操纵体验与普通车体相似的原则,设计了刚度系数与头车车速及转向角的数值关系,以期为实车的选型及减振装置的控制提供参考;然后针对现代无轨列车状态变量较多的特点,以3个连接模块的参考横摆角速度设计模糊PID直接横摆力矩控制器;最后设计了后轴转角与第六个铰接角的关系。（4）搭建了MATLAB-ADAMS联合仿真实验平台,进行机电一体化仿真实验验证。对车辆进行直行稳定实验、角阶跃实验、蛇形仿真实验,分析上述控制效果的差别。通过仿真发现,该列车的高速直行稳定性还有待提高,可以采取减振装置在直行状态锁止功能增大其横向刚度,来提高其直行稳定性。其他仿真实验验证了本文提出的主动转向控制具有良好的控制效果,可以改善列车的转向稳定性及转向跟随性。
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