[发明专利]一种弓网接触力优化设计方法

权利要求书

1.一种弓网接触力优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立受电弓和接触网系统模型；

步骤2：获得接触力计算模型；

步骤3：根据频谱特性，采用Navellinna-Pick插值法求得符合最优值的传递函数，从而求得最优控制器；

步骤4：进行性能评估，若满足性能指标要求，则确认最优设计；否则返回步骤1和步骤3中，通过核查各已知参数准确值，迭代最优控制器的最优性能。

2.根据权利要求1所述的弓网接触力优化设计方法，其特征在于，在步骤1中，所述受电弓和接触网系统建立模型如下：

其中：m₁和m₂为弓网系统模型的等效质量；Z₁，Z₂和Z_r分别为两等效质量块的位移和弓网系统基座位移，和是相应的速度，而则是相应的加速度；k(t)是接触网刚度；F₀、f_k和f_c分别为静提升力、弹性力和阻尼力，并定义为f_k＝a(Z₁-Z₂)和a和b是相应的系数，由实验获得；u是反馈作用力；c₂是等效阻尼系数。

3.根据权利要求2所述的弓网接触力优化设计方法，其特征在于，优化设计的目标是通过对反馈作用力u＝-KZ₁中控制器K的最优设计，使得接触力F＝k(t)Z₁的波动得到有效抑制，但同时Z₁和Z₂的波动得到衰减。

4.根据权利要求3所述的弓网接触力优化设计方法，其特征在于，在步骤2中，接触力计算根据F＝k(t)Z₁，所述接触网刚度k(t)为时变函数，取决于机车的运行速度v、接触网跨间距L以及相邻吊弦间距L₁，具体为：

其中：系数k₀以及各阶系数k_i,i＝1,2,3…由非线性最小二乘法估计得出。

5.根据权利要求4所述的弓网接触力优化设计方法，其特征在于，在步骤3中，根据基座处振动的频率范围，选定在频率带内各离散频率点处的最优值α_i；然后采用Navellinna-Pick插值法求得符合内插最优值α_i的传递函数α(s)，从而求得最优控制器表达式为：

其中，g₁₁(s)为系统传递函数，由系统动态方程的拉普拉斯变换而得。

6.根据权利要求5所述的弓网接触力优化设计方法，其特征在于，在步骤4中，根据步骤3得到的最优控制器K进行性能评估，如果不满足要求，则通过核查各已知参数是否准确，以及迭代最优值α_i的选择，从而迭代最优控制器K来进一步优化性能。