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虚拟轨道有轨电车循迹特性及力矩分配研究
| 论文题名： | 虚拟轨道有轨电车循迹特性及力矩分配研究 |
| 关键词： | 虚拟轨道;有轨电车;循迹特性;力矩分配 |
| 摘要： | 随着我国经济的飞速发展，城市交通方式呈现出多元化的发展态势。在汽车、地铁等现有城市交通工具的基础上，考虑能源利用、资源整合以及交通便利性等因素，提出一种新型城市轨道交通方式，即一种基于橡胶车轮和虚拟轨道技术的有轨电车。此种车辆属于四轮毂电机驱动的智能车辆，其既保有轨道交通大运量的特点又兼顾了汽车的机动灵活性。 车辆自主循迹及驱动控制是虚拟轨道有轨电车的关键技术之一，为此针对虚拟轨道有轨电车系统，主要完成以下几个方面的研究内容: 首先，建立包含侧向和横摆的线性二自由度车辆操纵模型，研究其动力学性能及操纵特性规律，并分析“魔术公式”轮胎模型在不同工况下的受力状况，然后建立包含纵向、侧向、横摆以及车轮旋转的七自由度车辆模型。 其次，建立考虑道路几何特性对车辆循迹效果影响的控制模型，道路几何特性包括跟踪路径的大地坐标、道路曲率以及道路宽度，并采用离散数表的方式表示。根据公路线路设计相关理论，建立道路曲率和道路宽度对车辆理想纵向速度影响模型。在方向控制方面，建立基于侧向加速度反馈的驾驶员模型。在此基础上，综合考虑速度和方向联合控制，使用“预瞄-跟踪”驾驶员建模理论对任意路径进行循迹。 再次，为描述车辆实际线路下的循迹效果，引入任意路径循迹误差计算方法，将循迹误差作为衡量线路循迹效果的评价指标，该指标为统计意义下的优化指标。针对大曲率道路工况下车辆循迹偏差较大的现象，为优化大曲率路段循迹效果，提出循迹误差最优准则。根据循迹优化指标对车辆理想纵向速度进行修正，并在此基础上建立方向盘转角修正模型，通过循迹误差最优准则选取不同速度区间下的修正系数，在大曲率道路工况下对车辆循迹进行修正，其适用于优化大曲率路段的循迹效果。 最后，建立基于路径跟踪的全轮力矩分配算法，在线路循迹效果较优基础上，提取车辆路径跟踪所需的运动学及动力学参数，建立车辆轮胎附着系数最优作为优化目标的力矩分配方法，并推导出各轮胎瞬态的力值。考虑驱动-转弯联合工况下的“魔术公式”轮胎逆模型，根据轮胎瞬态的力值反求出轮胎滑转率和轮胎侧偏角，以此求出该瞬态下四轮转角指令和驱动力矩指令。 综上所述，对虚拟轨道有轨电车循迹特性和力矩分配算法进行研究，为虚拟轨道有轨电车研制提供了理论基础和技术支持。 |
| 作者： | 曹竞玮 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张卫华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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