虚拟轨道车辆结合了有轨电车和公共汽车的优点,一方面如同汽车,采用橡胶轮,无需铺设轨道;另一方面如同有轨电车,可以多节编组,且编组车辆轨迹相同。与有轨电车相比,虚拟轨道车辆有着建设成本低、建设周期短、噪声小、不受固定轨道和架空线网限制等优点,为现代城市交通运输方式提供了全新的解决方案。虚拟轨道车辆循迹控制实现了编组车辆按同一轨迹运行,是虚拟轨道交通的关键技术。本文结合“虚拟轨道交通车辆驱动技术”项目,从抑制驱动用无刷直流轮毂电机转矩脉动与车体自主导向循迹算法实现的角度出发,开展工作如下:首先,分析了无刷直流轮毂电机的工作原理、驱动方式和数学模型,选择三相六状态120导通作为电机功率驱动方式。推导了换相时刻开通相调制或非换相调制两种调制方式下电机转矩脉动计算方法,结果表明开通相调制时电机转矩脉动更小。基于MATLAB/Simulink搭建单台无刷直流电机正反转转速电流双闭环仿真模型与四台电机独立驱动控制仿真模型,系统闭环跟踪性能良好。同时,仿真验证了五种调制方式对电机转矩脉动的影响,仿真结果与理论分析一致。其次,通过选取车体坐标和广义坐标,基于控制点模型建立了侧向距离偏差、航向角偏差和车体运行速度偏差的数学描述方程。通过广义质量-振子-阻尼振动模型等效,利用循迹偏差与偏差变化率推导出满足循迹条件的绝对稳定误差调控模型,给出了车辆严格循迹时应满足的数学条件。在Ackermann前轮差速转向模型基础上,研究了转向半径更小、灵活性更高的前后轮反向差速转向方式,并设计了差速转向与循迹实现的控制流程。然后,搭建了基于DSP+FPGA架构高性能控制器的无刷直流轮毂电机驱动控制系统硬件实验平台,FPGA作为主控芯片主要完成电压、电流和霍尔信号采样与控制算法计算,DSP负责实现与主控板、控制台和监控调试界面间的数据通讯。基于Verilog HDL硬件开发语言编写了FPGA中PWM生成模块、PI调节模块、转速计算模块和采样模块等软件程序。最后,用控制器驱动单节虚拟轨道模拟小车完成开环、转速单闭环和转速电流双闭环实验,实验结果表明:控制系统转速响应迅速,电流响应延迟减小,闭环性能良好,PWM_ON调制时电流、转矩脉动较小。实现了虚拟轨道车辆四轮电机独立驱动控制,使车辆具备直行和差速转向能力。