[发明专利]一种实验用弓网动态压力精确加载装置及控制方法

权利要求书

1.一种实验用弓网动态压力精确加载装置，其特征在于：包括底座、主动滑台、从动滑台、驱动电机、音圈电机及受电弓滑板；在所述底座上水平安装有滑杆，在滑杆上套装有第一滑块和第二滑块，所述主动滑台安装在第一滑块上，所述从动滑台安装在第二滑块上；所述驱动电机安装在底座一侧立板上，驱动电机的电机轴水平连接有一根丝杠，在丝杠上套装有丝母，丝母固装在主动滑台的立板上；所述音圈电机安装在主动滑台的立板上，在所述从动滑台上安装有压力传感器，压力传感器通过支架立板设置在从动滑台上，在压力传感器与音圈电机推杆之间连接有用于传递力的弹簧；所述受电弓滑板通过导电螺栓固定安装在主动滑台的立板上，在导电螺栓上连接有导电线。

2.根据权利要求1所述的一种实验用弓网动态压力精确加载装置，其特征在于：在所述受电弓滑板与主动滑台的立板之间、导电螺栓与主动滑台的立板之间均设置有绝缘层。

3.采用权利要求1所述的实验用弓网动态压力精确加载装置的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：启动驱动电机，通过驱动电机带动丝杠转动，并通过丝杠依次带动丝母、主动滑台、音圈电机、弹簧、压力传感器、从动滑台及受电弓滑板移动，直至受电弓滑板与接触网导线实现零压力接触；

步骤二：建立以音圈电机的电压为输入、受电弓滑板与接触网导线之间压力为输出的动态模型，并以所建立的动态模型为被控对象；

步骤三：在模型不确定性及外界干扰条件下，利用自适应滑模变结构控制算法跟踪动态压力。

4.根据权利要求3所述的实验用弓网动态压力精确加载装置的控制方法，其特征在于：步骤二中的动态模型是根据音圈电机回路模型方程及被控对象动力学方程建立的，而被控对象动力学方程是根据牛顿第二定律建立的；

所述的音圈电机回路模型方程为：

ua=ea+iaRa+LadiadtFe=Bσli]]>

式中，u_a为音圈电机电枢端电压，e_a为反电动势，i_a为音圈电机内部电流，R_a为音圈电机电枢回路电阻，L_a为音圈电机电枢回路电感，F_e为电磁力，B_σ为磁场强度，l为音圈电机线圈导体每匝处在磁场中的平均有效长度，i为电流强度；

所述的被控对象动力学方程为：

q=Kx-fcFe-klx·=Mx··+Kx]]>

式中，q为受电弓滑板与接触网导线之间压力，Kx为弹簧弹力，f_c为摩擦力及黏滞力，F_e为电磁力，为负载阻力，M为负载质量，K为切换增益，x为弹簧变形量，k_l为弹簧阻尼系数。