[发明专利]一种智能接触器动态模型的自动构建方法

说明书

本发明涉及一种智能接触器动态模型的自动构建方法。引入神经网络技术，配合接触器实际运行数据的采集，来训练基于神经网络的接触器“速度求解子模型”及“反求电流子模型”，从而实现接触器动态模型的自动构建；在此基础上融入一体化仿真技术，进行接触器智能控制模块与动态仿真程序的逐点闭环仿真，从而实现智能接触器动态模型的自动构建。本发明能够实现智能接触器动态模型的自动构建，缩短智能接触器的开发周期。

技术领域

本发明涉及一种智能接触器动态模型的自动构建方法，特别是一种基于神经网络的智能接触器动态模型自动构建方法。

背景技术

在接触器智能控制技术的研究中离不开动态仿真的支持，动态仿真可以细致的体现接触器起动、保持及分断全过程的电、磁、力间的相互作用关系，为控制方法的确定提供依据。接触器动态特性的复杂性不仅体现在磁路参数的分布性及磁化特性的非线性，还体现在电、磁、力间的相互耦合，目前接触器动态仿真主要有磁路法、有限元瞬态求解法及基于静态数据的数值求解法，后两种又可统一归并为磁场法。

磁路法借鉴电路的计算方法对电磁系统进行磁路等效计算，占用资源少，在工程上及优化设计领域具有一定优势；有限元瞬态求解法，将整个求解时间分成多个步长，在每个步长中采用瞬态有限元方法计算电磁吸力，应用该电磁吸力求解机械运动方程得到运动部件位移，再根据该位移求解下一个步长中的磁场及电磁吸力；基于静态数据的数值求解法先通过有限元分析电磁机构的静态磁场，求得磁链、吸力与线圈电流、动铁心位移间的数据表格，然后利用该表格建立查表程序，再耦合电压平衡方程和机械运动方程，求解整个动态过程。

虚拟样机技术属于基于静态数据的数值求解法：先用三维计算机辅助设计软件建立接触器的几何模型，然后将模型导入ANSYS(或其他电磁场分析软件)进行静态吸力和磁链的计算，构建插值表格；同时将模型导入多体动力学软件ADAMS中，建立机械运动模型；最后，利用ADAMS与控制软件Matlab/Simulink的接口，完成仿真过程中吸力数据的交换；在每个仿真步长中，控制软件通过数据接口将电磁吸力传递给多体动力学软件进行接触器的运动过程分析；同时动力学软件将求得的衔铁位移、速度等参量反馈给控制软件并进行查表计算，以确定新的磁链和吸力，如此反复，直至完成整个仿真过程。

以上仿真方法均需构建接触器的几何模型，之后加载所用材料的电、磁、力的特性参数进行动态计算，模型的构建过程较为复杂，在构建过程中往往采用大量的简化处理，仿真精度难以保证，构建过程严重依赖接触器的本体参数，导致不同型号的接触器需要重新建模，工作量大，通用性不强。

本发明引入神经网络(ANN)技术，以接触器的实际运行数据为样本，来训练接触器“速度求解子模型”及“反求电流子模型”，从而实现接触器动态模型的自动构建。该发明可以根据实测数据方便、精确的构建任意接触器的动态模型，整个建模过程仅需接触器线圈电阻这一本体参数，摒弃了传统仿真方法中大量的结构特性及材料特性的建模仿真工作，建模效率高，仿真方法不依赖接触器本体，具有通用性。在实际工程应用中可以使接触器在额定交流或直流工况下运行，自动构建其动态模型，提取接触器动态模型后在上位机融入一体化仿真技术，进行智能控制模块与接触器本体动态模型的逐点闭环仿真，从而实现智能接触器动态模型的自动构建，缩短智能接触器的开发周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能接触器动态模型的自动构建方法，该方法能够实现智能接触器动态模型的自动构建，缩短智能接触器的开发周期。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种智能接触器动态模型的自动构建方法，首先，引入神经网络技术，配合接触器实际运行数据的采集，来训练基于神经网络的接触器速度求解子模型及反求电流子模型，实现接触器动态模型的自动构建；而后，融入一体化仿真技术，根据接触器动态模型及接触器电磁系统等效电路通过动态仿真程序的逐点闭环仿真，实现智能接触器动态模型的自动构建。

在本发明一实施例中，所述接触器动态模型的自动构建具体过程如下：