1.一种高速受电弓结构参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：确定受电弓工作性能影响因素，分别构建受电弓的运动学优化模型、静力学优化模型、动力学优化模型和控制学优化模型；

步骤2：根据步骤1得到的模型建立集成优化模型；

find X＝(Xsize,Xshape,Xcontrol)s.t.g(k)＜0 k＝1,2,…K

XL≤X≤XU

式中：X为变量，Xsize为受电弓杆长参数，Xshape为受电弓的截面参数，Xcontrol为受电弓控制参数，Ru为各影响因素的权重系数，fu为各影响因素的目标函数，u为影响因素数量，g(k)为约束条件，XL为变量X的下限，XU为变量X的上限；

步骤3：求解步骤2得到的集成优化模型，得到自变量的优化结果；

步骤4：根据变量的优化值，建立受电弓的三维模型进行有限元分析，即可完成受电弓的优化。

2.根据权利要求1所述的一种功能高速受电弓结构参数优化方法，其特征在于，所述步骤1中构建运动学优化模型方法如下：S11：根据受电弓的几何关系，得到受电弓铰接点B、C、D、E、G和H的位置坐标(xB,yB)、(xC,yC)、(xD,yD)、(xE,yE)、(xG,yG)、(xH,yH)和弓头平衡臂的偏转角β：S12：根据铰接点位置和弓头平衡臂的偏转角得到运动学的优化模型：find X1＝(Xsize)

s.t.G(i)＝Exmax-Ex(i)＜0.04

-(x2+x4)＜0

G(n+2)＝Ey(1)-0.3＜0

G(n+3)＝-Ey(n)+2.3＜0

式中：x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8，分别表示杆AC，CD，BG，BD，DE，GH，EH和AB的杆长；x9，x10分别为上臂杆和下臂杆的夹角；x11，α，ζ，θ，γ分别为杆AB，AC，BG，GH，CE的水平角；lCE为CE的杆长；Ex为E点在x轴上的坐标值，Hx为H点在x轴上的坐标值，Ey为E点在y轴上的位坐标值，Hy为H点在y轴上的坐标值；

X1为受电弓运动学模型的自变量，Xsize为受电弓杆长参数，Xsize＝(x1,x2,…,x11)，β(i)表示第i个空间位置时，平衡臂的偏转角；Exmax为E点位于x轴上的最大值，Ex(i)为E点在第i各空间位置时的横坐标， 和 分别为变量X1的下限与上限，G(i)表示约束方程，n表示受电弓运行空间位置的总数，G(n+1)为受电弓落弓的约束条件，G(n+2)为受电弓最小升弓高度的约束条件，G(n+3)为受电弓最大升弓高度的约束条件。

3.根据权利要求2所述的一种功能高速受电弓结构参数优化方法，其特征在于，所述步骤1中构建静力学优化模型方法如下：S21：各部件受力如下：

式中：∑Fx，∑Fy分别表示各部件所受到的在x方向和y方向力的总和，∑Mq为铰接点q处收到转矩的总和，q表示铰接点A、B、C、D、E、G和H；Fqx和F′qx表示铰接点q处在x方向所受到的作用力和反作用力，Fqy和F′qy表示铰接点q处在y方向所受到的作用力和反作用力，τ和δ分别为杆DG和DE的水平夹角，Fc为弓网接触力，FAER为空气动力，M为升弓转矩，lEF为E点与F点的距离；lDG为D点与G点的距离，GEF，GEH，GGH，GDE，GCD，GAC，GBD，GDG分别表示杆EF、杆EH、杆GH、杆DE、杆CD、杆AC、杆BD、杆DG的重力；

S22：根据受力情况构建受电弓静力学优化模型：

find X2＝(Xsize,Xshape)

s.t.σ≤[σ]

ε≤[ε]

e≤emax

式中：X2为受电弓静力学模型的自变量，Xshape为受电弓的截面参数变量，Xshape＝(d1,d2,…,d6)，dj，mj中j＝1,2,…,6，dj和mj分别为杆AC、BD、CD、DE、GH、DG的外径和质量；σ、ε、[σ]和[ε]分别表示应力、应变、许用应力和许用应变，e和emax表示受电弓横向变形与最大横向变形， 和 分别为变量X2的下限与上限；f2(X2)表示受电弓的总质量。

4.根据权利要求3所述的一种功能高速受电弓结构参数优化方法，其特征在于，所述步骤1中受电弓动力学优化模型构建方法如下：S31：根据弓网动力学耦合方程，接触力为：

式中：yh和yc分别为弓头和接触线的位移，Fc为弓网接触力；k(t)为弓网接触刚度；

其中：

式中：k0为平均刚度系数，α1、，α2、…α5为刚度系数，L1为吊弦间距，L为跨距，v为运行速度，t为运行时刻；

S32：受电弓的动力学优化模型为：

find X3＝(Xsize,Xshape)

s.t.Fm＜0.00097v2+70

Fmax≤350

Fmin＞0

σ≤0.3Fm

式中：X3为受电弓动力学模型的自变量，F(s)为第s时刻的接触力，S为受电弓的运行时间，Fm、Fmax、Fmin和σ分别为接触力的均值、最大值、最小值和标准差； 和 分别为变量X3的下限和上限，f3(X3)为弓网接触力的偏差。

5.根据权利要求4所述的一种功能高速受电弓结构参数优化方法，其特征在于，所述受电弓控制学优化模型的构建方法如下：S41：根据弓网等效模型，得到系统动力学方程如下：

式中：f为主动控制力，Mh，Kh，Ch，yh，Me，Ke，Ce，ye分别表示受电弓弓头和框架的质量，刚度，阻尼与位移，F0为静态抬升力； 为yh的一阶导数， 为yh的二阶导数， 为ye的一阶导数， 为ye的二阶导数；

S42：根据PD控制策略，构建弓网接触力的PD控制器，以接触力输出误差最小化为目标，得到受电弓控制学优化模型：find X4＝(Xsize,Xshape,Xcontrol)式中：X4为受电弓控制学的自变量，Xcontrol为受电弓的控制参数变量，Xcontrol＝(kp,kd)，kp和kd分别表示增益系数和积分系数；e(t)为t时刻的误差； 和 分别为变量X4的下限和上限；f4(X4)表示弓网接触力的输出误差。

6.根据权利要求1所述的一种功能高速受电弓结构参数优化方法，其特征在于，所述步骤3具体过程如下：S51：初始化自变量，分别将变量Xsize和Xshape传递到受电弓的动力学优化模型、静力学优化模型和动力学优化模型中，将变量Xcontrol传递到受电弓控制学优化模型中；

S52：根据步骤S51中的优化模型得到各影响因素的目标函数值和约束条件值；

S53：将步骤S52得到的目标函数值和约束条件值经权重分布，得到受电弓集成优化目标值；

S54：检验集成优化模型是否满足收敛条件，若满足则输出自变量优化结果，否则返回步骤S51。