计及作动器时滞的高速铁路受电弓最优控制

摘要

随着列车运行速度的提高,受电弓与接触网系统之间的耦合振动加剧,导致接触力波动加大,恶化高速列车的受流质量,影响了高速列车的安全稳定运行。受电弓的主动控制能够降低接触力的波动,保证高速列车的稳定受流,但在受电弓主动控制中,存在作动器时滞的问题。针对该问题,提出一种考虑作动器时滞的控制策略来降低接触力的波动。采用鲁棒自适应无迹卡尔曼滤波的估计方法,获取噪声时变环境下的受电弓状态信息;将弓网接触力、受电弓弓头加速度和弓头位移作为测量状态,构建控制性能输出函数;引入估计器,分析作动器时滞问题,设计最优控制器;采用非线性受电弓-接触网模型,验证了控制器的有效性和受电弓参数摄动下的鲁棒性。研究结果表明,即使受电弓存在作动器时滞问题,设计的控制器也能显著降低接触力的波动;并且在受电弓参数摄动的影响下,控制器能够保证良好的鲁棒性。