多目标权重自适应虚拟轨道列车主动转向研究

摘要

为提高虚拟轨道列车在不同车速下的路径跟踪精度和车辆稳定性，基于虚拟轨道列车动力学模型和模型预测控制理论，提出一种依据车速自适应调节成本函数权重系数的主动转向控制算法.首先，建立三节编组虚拟轨道列车动力学模型，为提高模型准确性，采用遗传算法对轮胎侧偏刚度进行参数辨识；其次，利用移位寄存器存储首车行驶轨迹作为后车目标路径；然后，基于模型预测控制理论确定第一、四、六轴转向角，基于Stanley算法确定第二、三、五轴转向角，设计了考虑车辆横向误差、质心侧偏角及车轮转角变化量的多目标控制器；接着，针对固定权重系数的多目标控制器在不同车速下适应性较差的问题，提出一种基于车速动态优化权重系数的模糊调节策略；最后，搭建TruckSim/Simulink联合仿真平台，在典型道路工况上，通过设置不同速度研究车辆动力学特性.结果表明：自适应权重控制器能够较好地提高虚拟轨道列车在不同速度下的路径跟踪精度与车辆稳定性；相较于固定权重控制器，自适应权重控制器能更好地适应虚拟轨道列车运行速度的变化，改善了虚拟轨道列车的运行性能.

关键词

虚拟轨道列车 / 路径跟踪 / 车辆稳定性 / 多目标控制 / 遗传算法

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2018YFB101603-06); 四川省科技计划资助项目(2024NSFSC0439,2020JDRC0008)