[發明專利]一種智能接觸器動態模型的自動構建方法

有效

• 申請號: 201710480259.4
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107239633B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 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;G06N3/04;G06N3/08
• 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

本發明涉及一種智能接觸器動態模型的自動構建方法。引入神經網絡技術，配合接觸器實際運行數據的采集，來訓練基于神經網絡的接觸器“速度求解子模型”及“反求電流子模型”，從而實現接觸器動態模型的自動構建；在此基礎上融入一體化仿真技術，進行接觸器智能控制模塊與動態仿真程序的逐點閉環仿真，從而實現智能接觸器動態模型的自動構建。本發明能夠實現智能接觸器動態模型的自動構建，縮短智能接觸器的開發周期。

技術領域

本發明涉及一種智能接觸器動態模型的自動構建方法，特別是一種基于神經網絡的智能接觸器動態模型自動構建方法。

背景技術

在接觸器智能控制技術的研究中離不開動態仿真的支持，動態仿真可以細致的體現接觸器起動、保持及分斷全過程的電、磁、力間的相互作用關系，為控制方法的確定提供依據。接觸器動態特性的復雜性不僅體現在磁路參數的分布性及磁化特性的非線性，還體現在電、磁、力間的相互耦合，目前接觸器動態仿真主要有磁路法、有限元瞬態求解法及基于靜態數據的數值求解法，后兩種又可統一歸并為磁場法。

磁路法借鑒電路的計算方法對電磁系統進行磁路等效計算，占用資源少，在工程上及優化設計領域具有一定優勢；有限元瞬態求解法，將整個求解時間分成多個步長，在每個步長中采用瞬態有限元方法計算電磁吸力，應用該電磁吸力求解機械運動方程得到運動部件位移，再根據該位移求解下一個步長中的磁場及電磁吸力；基于靜態數據的數值求解法先通過有限元分析電磁機構的靜態磁場，求得磁鏈、吸力與線圈電流、動鐵心位移間的數據表格，然后利用該表格建立查表程序，再耦合電壓平衡方程和機械運動方程，求解整個動態過程。

虛擬樣機技術屬于基于靜態數據的數值求解法：先用三維計算機輔助設計軟件建立接觸器的幾何模型，然后將模型導入ANSYS(或其他電磁場分析軟件)進行靜態吸力和磁鏈的計算，構建插值表格；同時將模型導入多體動力學軟件ADAMS中，建立機械運動模型；最后，利用ADAMS與控制軟件Matlab/Simulink的接口，完成仿真過程中吸力數據的交換；在每個仿真步長中，控制軟件通過數據接口將電磁吸力傳遞給多體動力學軟件進行接觸器的運動過程分析；同時動力學軟件將求得的銜鐵位移、速度等參量反饋給控制軟件并進行查表計算，以確定新的磁鏈和吸力，如此反復，直至完成整個仿真過程。

以上仿真方法均需構建接觸器的幾何模型，之后加載所用材料的電、磁、力的特性參數進行動態計算，模型的構建過程較為復雜，在構建過程中往往采用大量的簡化處理，仿真精度難以保證，構建過程嚴重依賴接觸器的本體參數，導致不同型號的接觸器需要重新建模，工作量大，通用性不強。

本發明引入神經網絡(ANN)技術，以接觸器的實際運行數據為樣本，來訓練接觸器“速度求解子模型”及“反求電流子模型”，從而實現接觸器動態模型的自動構建。該發明可以根據實測數據方便、精確的構建任意接觸器的動態模型，整個建模過程僅需接觸器線圈電阻這一本體參數，摒棄了傳統仿真方法中大量的結構特性及材料特性的建模仿真工作，建模效率高，仿真方法不依賴接觸器本體，具有通用性。在實際工程應用中可以使接觸器在額定交流或直流工況下運行，自動構建其動態模型，提取接觸器動態模型后在上位機融入一體化仿真技術，進行智能控制模塊與接觸器本體動態模型的逐點閉環仿真，從而實現智能接觸器動態模型的自動構建，縮短智能接觸器的開發周期。

發明內容

本發明的目的在于提供一種智能接觸器動態模型的自動構建方法，該方法能夠實現智能接觸器動態模型的自動構建，縮短智能接觸器的開發周期。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種智能接觸器動態模型的自動構建方法，首先，引入神經網絡技術，配合接觸器實際運行數據的采集，來訓練基于神經網絡的接觸器速度求解子模型及反求電流子模型，實現接觸器動態模型的自動構建；而后，融入一體化仿真技術，根據接觸器動態模型及接觸器電磁系統等效電路通過動態仿真程序的逐點閉環仿真，實現智能接觸器動態模型的自動構建。

在本發明一實施例中，所述接觸器動態模型的自動構建具體過程如下：