摘要
随着城市化进程的加快，城市拥堵现象日益严重，现有的公共交通方式难以满足人们日益增长的出行需求。现代无轨列车作为一种新型的城市公共交通工具，综合了汽运车辆成本低和轨道交通运量大的优点，是城市公共交通未来的发展趋势。现代无轨列车各节车体通过液压铰接机构连接，采用轮毂电机驱动，提高车辆行驶灵活性的同时，也大大增加了车辆的控制难度。转弯时后部车体容易出现摇摆、甩尾、严重偏离目标路径等危险工况，影响车辆的横摆稳定性。 因此，本课题以现代无轨列车为研究对象，将横摆角速度跟踪误差与轨迹跟踪误差作为评价车辆横摆稳定性的指标，研究车辆横摆稳定控制策略。首先，将车体简化为由铰接盘和液压杆连接的七节车体，基于欧拉-拉格朗日方程，在MATLAB?软件中建立具有二十一个自由度的整车动力学模型，为验证模型的正确性，与ADAMS?虚拟样车模型进行不同工况的仿真对比。 其次，为合理选择液压杆参数，提高车辆横摆运动稳定性，提出了液压杆刚度在线预测控制策略。根据车辆稳态转向的受力分析结果，液压杆刚度仅与车速和第一轴转角有关，在其构成的连续设计空间中进行离散化采样，以横摆角速度跟踪误差与各轴轨迹误差之和为目标函数，基于遗传算法进行刚度参数的离线优化，利用函数插值方法在线预测最优液压杆刚度，并进行控制策略的仿真验证。 然后，针对液压杆刚度控制策略作用下存在的横摆角速度振荡以及后部车轴轨迹误差大等问题，提出横摆角速度前馈-反馈控制器。根据线性三自由度参考模型计算横摆角速度前馈参考值，基于轨迹误差状态方程，利用滑模控制算法计算补偿横摆角速度，与横摆角速度前馈参考值相加作为目标横摆角速度，再由PI控制器计算车体横摆力矩并分配到各个驱动轮中，实现横摆角速度的跟踪。 最后，分别在U型弯、S弯和单移线工况下对控制算法进行仿真验证，并搭建原理样车实验平台，对控制算法进行实验验证。仿真和实验均验证了所提出算法的有效性。
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