【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于列车弓网控制，具体涉及一种基于参考模型的弓网系统的自适应控制方法、装置及介质。
技术介绍
1、电气化铁路的发展使得铁路运营线路里程快速增长，因此，改善弓网系统的动态性能和提高受流质量已成为当前电气化铁路技术的重要课题，其中，减小弓网接触力的波动是提高弓网受流质量的重要措施，而为了减小弓网之间的接触力波动，常采用的方法有增加接触网刚度、增加静抬升力以及弓网系统的主动控制等方法。
2、在实际应用中，增加接触网的刚度后，会减少列车通过时产生的振动，如此，即可减小接触力的波动；但是，由于增加接触网刚度需要使用更多的材料和更复杂的设计，因此，会增加建设和维护的成本；而静抬升力是指在列车运行时，弓网自身产生的升力，增大静抬升力可以增加接触网之间的接触力，从而减小接触力的波动，但提高静抬升力会增加弓网的机械磨损，所以，需要在设计时进行平衡考虑；弓网系统的主动控制是通过使用传感器和控制系统，来进行弓网位置和姿态的实时调整，从而来减小接触力的波动，因此，这种方法可以根据列车运行的实际情况进行动态调整，能够提高弓网受流质量的稳定性和可靠性，已得到了广泛应用。
3、受电弓主动控制常用的方法有pid控制、模糊控制和在线性最优二次型控制，其中，在pid控制中，比例、积分和微分之前的系数大多依据经验选取；同样，在模糊控制中，模糊规则与隶属度函数的选取也依据经验选取；因此，上述两种方法因依靠经验选取，对于控制效果的鲁棒性不够强，一旦环境发生改变，则需要重新设计参数，无法适应于弓网的动态控制要求。
4、而对于在
5、基于前述不足，如何提供一种能够满足弓网系统中受电弓与接触网之间的时变性的控制方法，已成为一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于参考模型的弓网系统的自适应控制方法、装置及介质，用以解决现有技术中的各个受电弓主动控制方法无法满足弓网的动态控制要求的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，提供了一种基于参考模型的弓网系统的自适应控制方法，包括：
4、获取目标受电弓弓网的理想状态模型和实际状态模型；
5、基于所述理想状态模型，确定出所述目标受电弓弓网在第t时刻时的理想接触力，其中，所述理想接触力为目标受电弓弓网中的受电弓弓头，与接触网之间的接触力，且t为正整数；
6、获取所述目标受电弓弓网在第t时刻时的实际接触力和实际位移参数；
7、根据所述理想接触力和所述实际接触力，得到接触力误差值；
8、基于所述实际接触力、所述接触力误差值以及所述实际位移参数，计算出所述实际状态模型在第t时刻时的模型输入参数；
9、将所述模型输入参数输入至所述实际状态模型，得出所述目标受电弓弓网在第t时刻时的最佳接触力，以基于所述最佳接触力调节所述受电弓弓头与接触网之间的接触力。
10、基于上述公开的内容，本专利技术设计有目标受电弓弓网的理想状态模型和实际状态模型，其中，以理想状态模型输出的接触力为参考值，并结合目标受电弓弓网在第t时刻时的实际接触力，来计算出第t时刻时，列车弓网的实际接触力与理想接触力之间的差值；而后，则可根据实际状态模型、接触力差值以及目标受电弓弓网在第t时刻时的实际位移参数，来反馈调节目标受电弓弓网的接触力；具体的，则是基于实际接触力、接触力误差值以及实际位移参数，计算出目标受电弓弓网的实际状态模型的模型输入，然后，将其代入实际状态模型中，从而来得到调节后的弓网接触力；最后，即可根据调节后的弓网接触力来进行弓网的主动控制；如此，以前述方法在列车运行时不断的获取参考模型的输出以及列车的实际接触力和弓网位移，即可在列车运行过程中，实现弓网接触力的动态调整。
11、通过上述设计，本专利技术为受电弓弓网设计了参考模型以及实际模型，并以参考模型的输出为接触力的参考值；而后，再实时采集弓网的实际位移和实际接触力，并将参考模型的输出与实际接触力进行比较，得到误差信号；接着，即可利用误差信号、实际接触力和实际位移，来得出弓网的实际状态模型的输入，并基于此来调整实际状态模型的输出；如此，则可使弓网系统的实际状态模型能够跟随参考模型的输出进行动态调整，从而使受电弓的接触力稳定在期望值附近，进而减小接触力的振荡；由此，相比于传统技术，本专利技术无需依靠人工经验选取参数，且能够根据列车弓网实时的运行状态和接触情况，自动调整受电弓与接触网之间的接触力，可满足受电弓与接触网之间的时变性；因此，特别适用于弓网的主动控制。
12、在一个可能的设计中，获取目标受电弓弓网的实际状态模型，包括：
13、获取目标受电弓弓网的弓网参数，其中，所述弓网参数包括所述受电弓弓头的质量、所述目标受电弓弓网中受电弓框架的质量、受电弓弓头与受电弓框架之间的等效刚度、受电弓弓头与受电弓框架之间的第一等效阻尼、受电弓框架与车体之间的第二等效阻尼以及所述目标受电弓弓网的静抬升力；
14、基于所述弓网参数，并按照如下公式(1)，构建出所述实际状态模型；
15、
16、上述公式(1)中，zs(t)表示所述目标受电弓弓网的第一状态矩阵，bs表示第一控制矩阵，as(t)表示第一系统矩阵，us(t)表示模型输入参数，d表示第一扰动矩阵，fl表示所述静抬升力，表示zs(t)的微分；
17、其中，
18、
19、
20、上述公式(2)中，fs(t)表示目标受电弓弓网在第t时刻时的最佳接触力，x1(t)表示所述受电弓弓头在第t时刻时的位移，x′1(t)表示所述受电弓弓头在第t时刻时的速度，x2(t)表示所述受电弓框架在第t时刻时的位移，x′2(t)表示所述受电弓框架在第t时刻时的速度；
21、上述公式(3)和公式(4)中，m1表示所述受电弓弓头的质量；
22、上述公式(5)中，k1表示所述等效刚度，c1表示所述第一等效阻尼，c2表示所述第二等效阻尼，m2表示所述受电弓框架的质量，ks(t)表示在第t时刻时，受电弓弓头与所述接触网之间的实际等效变刚度，k′s(t)为ks(t)的导数。
23、在一个可能的设计中，获取所述目标受电弓弓网在第t时刻时的实际接触力和实际位移参数，包括：
24、获取所述目标受电弓弓网在第t时刻时的位移检测参数，所述目标受电弓弓网中受电弓滑板与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于参考模型的弓网系统的自适应控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标受电弓弓网的实际状态模型，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述目标受电弓弓网在第t时刻时的实际接触力和实际位移参数，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述位移检测参数包括：弓头测量夹角、框架测量夹角以及摄像参数，其中，所述弓头测量夹角为安装于列车上的激光位移传感器的弓头测量方向与垂直方向之间的夹角，所述框架测量夹角为所述激光位移传感器的框架测量方向与垂直方向之间的夹角，所述弓头测量方向为激光位移传感器的测量端与受电弓弓头之间的连线方向，所述框架测量方向为激光位移传感器的测量端与受电弓框架之间的连线方向；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述实际接触力、所述接触力误差值以及所述实际位移参数，计算出所述实际状态模型在第t时刻时的模型输入参数，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述实际位移参数包括：所述受电弓弓头在第t时刻时的实际位移，以及目标
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用所述第一自适应控制参数、所述第二自适应控制参数和所述接触力误差值，计算出时变参数，包括：
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于所述第三自适应控制参数，确定出所述模型输入参数，则包括：
9.一种基于参考模型的弓网系统的自适应控制装置，其特征在于，包括：
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如权利要求1～7任意一项所述的基于参考模型的弓网系统的自适应控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于参考模型的弓网系统的自适应控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标受电弓弓网的实际状态模型，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述目标受电弓弓网在第t时刻时的实际接触力和实际位移参数，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述位移检测参数包括：弓头测量夹角、框架测量夹角以及摄像参数，其中，所述弓头测量夹角为安装于列车上的激光位移传感器的弓头测量方向与垂直方向之间的夹角，所述框架测量夹角为所述激光位移传感器的框架测量方向与垂直方向之间的夹角，所述弓头测量方向为激光位移传感器的测量端与受电弓弓头之间的连线方向，所述框架测量方向为激光位移传感器的测量端与受电弓框架之间的连线方向；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述实际接触力、所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗文成，林建辉，姚琪，吴琛，丁强，郑志伟，
申请(专利权)人：成都天佑路创轨道交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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