基于左右轮转角差的有轨电车智能导向控制

摘要

近年来，100%低地板现代有轨电车因载客量大、乘坐舒适方便、节能环保，得到快速发展，其独立轮对的导向技术一直是研究热点。另一方面以GPS为标志的定位导航技术在汽车运行中得到了广泛的普及，轨道交通领域的数字轨道地图也逐渐成熟，本文针对可主动控制左右轮差转角度的独立轮对的定位导航转向控制问题，开展了如下的研究工作： 首先，本文介绍已安装控制电机的独立轮对的工作原理，根据独立轮对在平面微小运动范围内的相对几何坐标变化，推导其基于转角差变化的几何运行公式，并给出控制序列公式，接着对其在直线和曲线轨道上的运行轨迹进行仿真验证，分析控制系统组成，给出主动导向控制框图。 其次，为了计算控制公式所需变量R及线路信息，本文采集铁路既有线GPS经纬度信息，并研究铁路既有设计线型分段及拟合方法，使用基于偏航角-测点编号变化关系的概略分段方法，在概略分段的基础上，采用正交最小二乘拟合法，编写MATLAB程序对线型进行精确自动分段，给出圆曲线半径及拟合误差。 最后，结合控制公式及线路信息，给出一种基于Android的主动转向智能控制新方法，搭建Eclipse软件开发平台，重点探讨基于百度地图 SDK的软件实现问题，研究用内嵌GPS模块采集、建立轨道线路信息，并设计Android智能终端导向控制程序，通过模拟试验给出了控制平台人机界面的演示画面。

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摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 论文选题背景与意义

1.2 国内外发展现状

1.2.1 独立轮对导向技术研究现状

1.2.2 数字轨道地图研究现状

1.2.3 移动智能终端发展现状

1.3 本文的主要工作

第2章 有轨电车智能导向控制系统方案

2.1 独立轮对主动差转转向原理

2.2 独立轮对主动导向控制方法

2.2.1 智能控制方法思路

2.2.2 轮对几何运动方程

2.3 有轨电车导向控制策略

2.3.1 导向控制工作原理

2.3.2 导向控制系统方案

2.4 本章小节

第3章 有轨电车运行线路信息的获取与处理

3.1 轨道线路信息采集与预处理

3.2 轨道线路线型的判别

3.2.1 轨道线路线型组成

3.2.2 轨道线路的曲率特性

3.2.3 轨道线路的概略分段

3.2.4 轨道线路的精确分段

3.3 本章小节

第4章 有轨电车智能导向控制平台研究

4.1 系统总体框架设计

4.2 系统硬件结构分析

4.2.1 线路信息模块

4.2.2 控制电机

4.2.3 蓝牙内嵌模块

4.3 系统软件结构分析

4.3.1 Android平台

4.3.2 地图SDK

4.4 本章小结

第5章 独立轮对智能导向平台软件设计

5.1 终端软件总体结构设计

5.1.1 工程结构

5.1.2 框架模式

5.1.3 功能需求分析

5.2 主程序模块实现

5.3 终端软件功能模块实现

5.3.1 地图显示模块

5.3.2 轨迹记录

5.3.3 蓝牙通信

5.3.4 数据存储

5.3.5 导向控制

5.4 本章小结

第6章 试验模拟与验证

6.1 独立轮对运动实验

6.2 线路信息验证

6.3 智能导向控制平台模拟实验

6.4 本章小节

结 论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果