[發明專利]一種具有自學習控制模式的電磁開關智慧控制系統

有效

• 申請號: 201810253280.5
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108319149B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 許志紅;王陽;莊杰榕
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 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

本發明提供一種具有自學習控制模式的電磁開關智慧控制系統，其包括：控制目標識別模塊，其為電磁開關的智能過程控制提供階段性的控制目標；系統參數辨識模塊，其表征了開關的動態控制過程；狀態特征提取模塊，其接收來自系統參數辨識模塊的接觸器本體特征參量觀測模型輸出的開關當前磁狀態信息；狀態特征提取模塊實時表征接觸器的電磁系統和觸頭系統的動態特征；以及控制策略計算模塊，其輸出控制決策，控制策略計算模塊通過實時接收開關的控制目標與動態特征，獲得開關即將執行的一串動作或一個決策，輸出至開關動態控制系統，使開關動態控制系統根據當前工況分配開關動態控制系統的吸反力。整個控制系統具有學習并適應未知或不確定系統的能力。

技術領域

本發明屬于電氣領域，具體涉及一種具有自學習控制模式的電磁開關智慧控制系統。

背景技術

隨著現代社會的發展，人們對電能及電網的要求也越來越高，當前，國內外相關研究機構正開展著智能電網的研究及建設工作。而智能開關電器是智能電網非常重要的組成部分，是構建智能電網的物質基礎，開關電器的智能化適應了智能電網的需要。

智能電器應具有我診斷功能和自適應、自學習的控制能力。自適應、自學習的控制能力是智能電器中智能執行操動功能的重要部分，其能大幅度優化電器的操作可控性，可在時間及空間上實現變速或變軌跡操動等功能，這相對于傳統電器只能進行單一的分合操作是一種技術上的突破。自適應、自學習的控制能力要求開關能夠根據實際工作環境與工況對動作過程進行自適應調節控制，使得開關性能始終處于最優狀態并具有一定的人工智能特性，具有感知、思維判斷及動態優化等智慧功能。

但是，目前大多智能開關一旦安裝到位，電磁機構的運動過程就基本固化，智能控制的相關參數是在實驗室離線獲取的，離線方法主要分為機理建模和試驗手段，得到的控制律對在同樣運行環境下的固定本體具有一定效果。然而，用離線獲得的參量始終指導接觸器在線時變的運行狀態，局限性大，并且不能根據不同工況進行運動特性的調節。隨著現代電力電子技術、控制技術、微機技術的飛速發展，基于微機的控制系統已廣泛應用于電力設備，以提高其性能及自動化水平。將自適應、自學習控制技術應用于電磁開關的操動控制，實現電磁開關最佳運動特性的要求，可大幅度提高現代電磁開關的各項性能指標。

近年來，國內外一些高等院校和研究機構開始對開關的智能控制問題進行了理論性及可行性的研究，在不同程度上取得了一些階段性的成果。但是，接觸器規格種類繁多，觸頭容量涵蓋9-2650A的寬范圍，反力等特性不盡相同，運行工況日益復雜，以廣泛應用在光伏、風電等新能源領域的接觸器為例，面臨高低溫、電壓大幅波動、機械振動等復雜工作條件，極大地增加機理建模和試驗調試的周期和難度。機理建模依賴接觸器實際參數和假設條件，即便針對相同的本體，隨著接觸器長時間運行后自身特性發生改變，離線建立的模型也將與實際模型逐漸脫節，且實驗室難以復現實際工況。總之，開關電器由于本體結構、運行環境、負載多樣性、系統復雜性等諸多問題，在設計和控制中遇到了難以逾越的技術瓶頸，急需在理論和控制方法上尋求新的突破。

將人工智能控制理念和設計方法引入開關電器的過程控制，不失為一種解決問題的思路和方法。60年來，人工智能經歷了從爆發到寒冬再到野蠻生長的歷程，伴隨著人機交換、機器學習、模式識別等人工智能技術的提升，使得構建一種具有記憶和思維判斷功能的機器成為可能，受益于人工智能算法的應用，本設計將人工智能技術引入開關電器，形成新一代智慧控制系統，使開關能夠根據觸頭系統當前的軌跡信息、工況環境，自動調節電磁系統當前的磁狀態信息以及控制決策，形成具有自學習、自適應功能的智慧電磁開關。為實現能夠自動適應電網、環境及控制要求的變化，并始終處于最佳運行工況的電器產品奠定基礎。

發明內容