[发明专利]一种交直交冶金轧机传动系统半实物仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及仿真控制技术，尤其是一种交直交冶金轧机传动系统半实物仿真系统。

背景技术

冶金轧机传动工况具有负载突变严重、过载倍数高、响应速度和可靠性要求非常高的特点。为了确保传动系统安全可靠地运行，冶金轧机控制器的开发必须基于严格的试验基础。对此，现有技术中通常采用以下两种方式对冶金轧机控制器进行调试验证：

1、在真实的轧制生产线上进行调试验证；

2、采用工程对象电机对力的方法确定控制模型和响应能力是否符合要求。

在真实的轧制生产线上进行研究验证的方法不仅投资巨大，而且试验中还面临其他冶金设备的损耗，具有一定的危险性，并且验证机会少，使用效率低。为了克服上述弊端，许多研究机构和公司采用工程对象电机对力的方法确定控制模型和响应能力是否符合要求。即，借助较小功率电机等效模拟大功率冶金轧机电机来研究轧机的工作特性。然而该方法仅考虑了控制响应，缺乏对轧制过程、轧制工艺的模拟，且电机参数存在诸多不确定因素，因此最终获得的结果的可靠性和准确度并不理想。

如何充分考虑冶金轧机系统参数和工作特性，搭建一套准确、廉价的仿真测试平台，对交直交冶金轧机传动系统性能进行实时测试，一直是相关技术人员致力解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种交直交冶金轧机传动系统半实物仿真系统。

本发明提出的交直交冶金轧机传动系统半实物仿真系统，其包括：

实物控制单元，其中包括所述轧机传动系统的控制器，所述控制器输出控制信号；

实时仿真单元，其中包括实时仿真器，所述实时仿真器中运行有所述轧机传动系统的主电路模型，并通过相应的信号接口收发电气信号，以进行模拟仿真计算；

信号转换单元，其连接在所述实物控制单元与实时仿真单元之间，用于将所述实物控制单元输出的控制信号转换为所述实时仿真单元能够接收的电气信号，提供给所述实时仿真单元，以及用于将所述实时仿真单元输出的模拟仿真结果转换为实际工作信号，提供给所述实物控制单元，从而实现对所述轧机传动系统控制器的仿真测试。

根据本发明的实施例，上述轧机传动系统的主电路模型可以包括：

组合模型一，其由整流侧的供电电源、断路器、整流变压器、主机整流器和主机励磁回路的模型组合而成；

组合模型二，其由整流侧的充电回路、从机整流器、中间回路和从机励磁回路的模型组合而成；

组合模型三，其由主机逆变器侧的主机斩波回路、主机逆变器、主机和主机速度传感器的模型组合而成；

组合模型四，其由从机逆变器侧的从机斩波回路、从机逆变器、从机和从机速度传感器的模型组合而成。

根据本发明的实施例，上述实时仿真器可以由若干串行处理板构成，每一所述串行处理板上运行一所述组合模型。

进一步地，每一所述串行处理板通过所述信号转换单元接收所述实物控制单元发出的控制信号，同时通过数据总线接收其他所述串行处理板输出的电气信号，在此基础上根据内部运行的组合模型计算并输出相应的模拟仿真结果。

根据本发明的另一实施例，上述实时仿真器可以由若干串行处理板和若干并行处理板构成，每一所述串行处理板和一所述并行处理板构成一功能单元组，共同运行一所述组合模型。

进一步地，在所述组合模型一中，所述供电电源、断路器、整流变压器和主机励磁回路的模型运行在一所述串行处理板上，所述主机整流器的模型运行在一所述并行处理板上；

在所述组合模型二中，所述充电回路、中间回路和从机励磁回路的模型运行在一所述串行处理板上，所述从机整流器的模型运行在一所述并行处理板上；

在所述组合模型三中，所述主机斩波回路的模型运行在一所述串行处理板上，所述主机逆变器、主机和主机速度传感器的模型运行在一所述并行处理板上；

在所述组合模型四中，所述从机斩波回路的模型运行在一所述串行处理板上，所述从机逆变器、从机和从机速度传感器的模型运行在一所述并行处理板上。

根据本发明的实施例，每一所述功能单元组中：

所述串行处理板接收同组并行处理板的输出信号，并接收其他功能单元组的串行处理板的输出信号，在此基础上根据内部运行的仿真模型计算得到本串行处理板的输出信号，该输出信号作为模拟仿真结果传递给同组并行处理板，由同组并行处理板输出给所述信号转换单元；