随着我国铁路进入高铁时代,高速列车的发展已经走在世界前列。高速列车是一个大系统,面临着弓网问题、轮轨问题、流固接触问题等众多挑战。受电弓—接触网系统是高速列车运行的动力之源,弓网受流质量的好坏直接影响了列车运行的安全性和可靠性。本文研究了受电弓空气动力特性、车体振动、受电弓弓头柔性和弓网接触非线性对弓网受流的影响,本文的主要内容如下:(1)建立受电弓—接触网系统耦合动力学非线性模型。基于空气动力学理论分析了受电弓空气动力特性,白噪声模拟车体震动,基于参数振动分析弓头的柔性和弓网的非线性,建立了三元受电弓弓网耦合非线性模型。(2)按照弓网受流的评价标准,对弓网受流特性进行分析。本文主要分析了高速动车组列车的运行速度、空气动力、接触网跨距、受电弓静态抬升力、弓头质量等对弓网系统动态受流质量的影响,为下一步设计合理的控制器奠定基础。(3)设计了直接型模糊滑模自适应控制器。针对弓网耦合系统模型中的非线性互联项和未知动态项,利用模糊万能逼近引理,同时引入滑模变结构方法,设计直接型模糊滑模自适应控制器。在系统中加入了误差判断模块,最终保证系统的跟踪误差、模糊逼近误差全局收敛到任意小的邻域内。(4)采用限界Hrovat最优控制算法模拟电磁阻尼器作用,搭建弓网半主动非线性控制模型,通过优化控制算法很好的改善了弓网受流质量。研究了 PID半主动控制、模糊滑模半主动控制以及模糊滑模-PID半主动控制对弓网耦合性能的影响。通过仿真对比可知:主动控制中,模糊滑模-PID主动控制效果最好,PID主动控制效果次之;半主动控制中,模糊滑模-PID半主动控制效果最好,PID半主动控制效果次之;但均优于被动控制。通过优化控制算法可以很好地改善弓网受流质量。