[發明專利]一種接觸器的自動建模及硬件在環仿真方法

有效

• 申請號: 201710281590.3
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN106951664B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 湯龍飛;許志紅
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;薛金才

1.一種接觸器的自動建模及硬件在環仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：采集接觸器的動態運行參數，運行參數線圈電壓、線圈電流、鐵心位移及觸頭彈跳信息；

S2：進行接觸器ANN模型的訓練及驗證；接觸器ANN模型的輸入向量為(ψ,i_coil)，輸出向量為x，通過線圈電壓u_coil、線圈電流i_coil配合線圈電阻R_coil來計算電磁系統的磁鏈ψ：ψ＝∫(u_coil-i_coilR_coil)dt；

S3：根據輸入的線圈電壓及線圈電流信息輸出準確的鐵心位移信息，用于基于位移閉環的智能控制策略的實現；

S4：融入接觸器控制系統，并將智能控制策略及接觸器ANN模型一同下載到實時處理器中，進行控制策略及ANN模型的實時運行，構建硬件在環仿真系統；

S5：在上位機中進行系統配置：確定接觸器控制系統的硬件連接方式，配置輸入電源參數及電磁系統驅動拓撲；

S6：編寫接觸器的智能控制策略，將控制策略及訓練好的接觸器ANN模型下載到實時處理器中實時運行，采集系統采集到的線圈電壓、線圈電流信息實時反饋到I/O接口模塊，實時處理器根據反饋的信息結合智能控制策略及ANN模型產生電磁系統驅動電路的開關驅動信號，對接觸器進行智能控制，完成智能接觸器的硬件在環仿真。

2.根據權利要求1所述的接觸器的自動建模及硬件在環仿真方法，其特征在于：S2包括以下步驟：接觸器ANN模型的輸入向量為(ψ,i_coil)，輸出向量為x，因此模型輸入層具有2個神經網絡節點，輸出層具有1個節點；通過線圈電壓u_coil、線圈電流i_coil配合線圈電阻R_coil來計算電磁系統的磁鏈ψ：ψ＝∫(u_coil-i_coilR_coil)dt；在接觸器ANN模型的訓練及驗證過程中需采集足夠的線圈電壓、線圈電流及鐵心位移數據。

3.根據權利要求1所述的接觸器的自動建模及硬件在環仿真方法，其特征在于：接觸器控制系統由程控直流電源、程控交流電源、雙向開關、電磁系統驅動電路、雙向開關及接觸器本體構成。

4.根據權利要求3所述的接觸器的自動建模及硬件在環仿真方法，其特征在于：所述程控直流電源接收通信總線發送的配置指令，配置參數包括直流電源的電壓、電流、功率、通斷時序，并將當前電源狀態通過通信總線返回到I/O接口模塊；程控交流電源接收通信總線發送的配置指令，配置交流電源的電壓、電流、功率、頻率、接通相角、分斷相角及通斷時序，并將當前電源狀態通過通信總線返回到I/O接口模塊；雙向開關負責根據控制總線的指令選擇輸入電源為交流、直流或懸空，并將開關狀態通過控制總線返回到I/O接口模塊；電磁系統驅動電路根據驅動及配置總線發送的配置指令來靈活配置其拓撲結構，其內部開關管接收驅動及配置總線發送的開關驅動信號，完成接觸器的電流閉環控制、等效電壓閉環控制及高壓起動低壓保持控制的智能控制方案；雙向開關負責根據控制總線的指令將接觸器本體直接接入電源端進行驅動或者通過電磁系統驅動電路進行驅動或者懸空不接入，并將開關狀態通過控制總線返回到I/O接口模塊。

5.根據權利要求1所述的接觸器的自動建模及硬件在環仿真方法，其特征在于：構建硬件在環仿真系統還包括數據采集系統；所述數據采集系統由線圈電壓檢測電路、線圈電流檢測電路、觸頭彈跳檢測電路、激光位移傳感器、信號調理電路、I/O接口模塊及上位機構成。

6.根據權利要求5所述的接觸器的自動建模及硬件在環仿真方法，其特征在于：在數據采集系統的控制下通過檢測電路檢測接觸器動態運行過程中的線圈電壓、線圈電流、觸頭彈跳及鐵心位移信息，經信號調理電路的濾波及量程變換處理后送入I/O接口模塊進行采樣處理，采樣到的數據送入上位機進行處理及顯示；同時，采集到的線圈電壓、線圈電流及鐵心位移數據用于訓練、驗證及校正接觸器的ANN模型；之后通過ANN模型配置輸出接口輸出的模型信息，便于接觸器ANN模型的嵌入式應用。