随着我国城市化以及区域城镇化建设,市内及环城市群居民对便捷出行提出了新的要求。以我国新型城市化发展现状为导向,以优化城市内部及城市群区域内交通系统为目标,将城市轨道交通运营模式与先进汽车技术相融合,发展一种适合我国城市交通特色的美观、智能、节能环保的新型城市轨道交通工具,并实现100%低地板、具有中高速度、中大运能、建设成本低等优势,以满足新形势下城市交通需求是一种势在必行的趋势。本文研究主体基于虚拟轨道的自导向有轨电车就是在这种大形势下提出,它是一种按照轨道交通方式运行的新型道路交通技术。作为自导向有轨电车的核心技术,控制系统是保证其按照虚拟轨道引导进行自主导向与循迹的关键。本文对基于虚拟轨道的自导向有轨电车控制系统展开全面研究,主要研究内容如下:首先,概括基于虚拟轨道的自导向有轨电车设计理念及目标,并凝练出包含虚拟轨道辨识与引导、列车自导向循迹控制及列车牵引驱动控制等在内的多项关键技术,对控制系统在电车总体中的作用进行定位,并理清与各关键系统间的作用关系。详述控制系统流程及任务,根据分层递阶式控制思想搭建控制系统整体框架。其次,对自导向有轨电车的运动学及动力学特征进行研究,描述有轨电车内部各刚体之间以及车辆与车辆单元之间在多种不同铰接方式下的运动约束关系及力的相互作用关系。对虚拟轨道的引导方式进行研究,并提出跟踪点的概念,通过跟踪点对有轨电车各节车辆运动关系进行描述,考虑不同车辆单元的结构特征,建立基于跟踪点的自导向有轨电车运动学模型,并讨论跟踪点的设计原则,以及数量和位置对有轨电车运动学的影响。考虑车间连接机构的力学作用关系,建立考虑车间耦合的自导向有轨电车动力学模型,并搭建包含转向机构模块、运动学模块、动力学模块及驱动控制模块的自导向有轨电车仿真平台。然后,对自导向有轨电车可行路径生成算法进行研究,生成满足车辆运动学、边界条件及执行器性能等约束条件下的自导向有轨电车可行路径,对全列车跟踪点在虚拟轨道上的动作进行协调控制。对基于循环路径规划的多车协调循迹算法进行研究,并设计列车横向控制器,设定循环路径规划判定条件,循环规划满足车辆运动学及动力学条件的整列车可行运行路径,纠正各节车辆循迹的偏差,实现全列车横向控制。最后,对列车在规划路径上通行的速度进行决策,实现列车完整运行轨迹信息规划。考虑对列车运行速度决策产生影响的两个主要物理量,包括循迹过程中的动力学性能及循迹偏差,通过模糊控制理论,建立合理的模糊控制规则对车辆速度进行决策。