[发明专利]基于数据模型元件库的接触器真实运行环境半实物模拟系统

权利要求书

1.一种基于数据模型元件库的接触器真实运行环境半实物模拟系统，其特征在于：包括两部分：第一部分为运行接触器数据模型元件库的数据转换及实施控制决策的NI实时仿真系统；所述NI实时仿真系统将接触器的控制决策与虚拟环境进行实时交互；接触器数据模型元件库封装着由开关真实运行数据采集而来的数据应用模型，囊括了开关吸合过程、吸持阶段以及分断过程；

第二部分包括NI硬件平台及接触器硬件控制平台；接触器硬件控制平台包含接触器本体及控制电路两个实物部分；接触器的真实运动过程在接触器硬件控制平台完成；接触器本体的运行数据由NI硬件平台收集；所述NI硬件平台将收集的数据上传至NI实时仿真系统，为构建接触器数据模型元件库提供数据支持；

接触器数据模型元件库封装着由开关真实运行数据采集而来的多个数据应用模型；各个数据应用模型通过数据泛化关系得到，包含电磁系统数据应用模型、触头轨迹数据应用模型、铁芯弹跳数据应用模型、触头弹跳数据应用模型以及触头电弧数据应用模型；将各个模型封装组成接触器数据模型元件库，元件库中各类模型的动态组合得到不同结构、不同负载的接触器虚拟仿真环境；

所述模拟系统包括三种工作模态：

工作模态一：系统上电后，接触器硬件平台的开关电源为硬件电路各模块供电，接触器本体的控制策略嵌入NI硬件平台，NI硬件平台控制程序初始化，半实物仿真平台启动实行；控制策略根据接触器本体的反馈信号控制其吸合、吸持以及分断过程，接触器完成一次通断任务；此时系统第二部分处于独立工作状态；

工作模态二：在工作模态一进行多次试验的基础上，对开关的真实运行数据进行深入分析，通过数据泛化关系得到数据应用模型封装成元件库，并对不同的数据信息的聚类、关联；数据模型库具有各自的输入/输出接口，通过与数据I/O接口连接，对不同的数据元件进行动态组合，获得实验室条件下难以还原的现实工作场景的开关虚拟仿真环境，将控制策略嵌入实际的NI硬件控制平台，此时系统的第一部分的NI实时仿真系统与第二部分中的NI硬件控制平台独立工作；

工作模态三：NI实时仿真系统、NI硬件平台及接触器硬件控制平台均启用运行；NI硬件平台此时不仅需要对系统的控制策略进行计算，并且需要利用真实开关运行数据对NI实时仿真系统中的接触器三维仿真模型和数据模型元件库进行实时修正更新，提高数据模型的准确性，实现开关本体与控制策略的同步优化。

2.根据权利要求1所述的基于数据模型元件库的接触器真实运行环境半实物模拟系统，其特征在于：所述NI硬件平台通过采集接触器硬件平台的实时运行数据，实现对接触器的控制目标识别、状态特征提取、系统参数辨识以及控制策略计算。

3.根据权利要求2所述的基于数据模型元件库的接触器真实运行环境半实物模拟系统，其特征在于：NI硬件平台为接触器三维仿真模型和数据模型元件库提供实时修正更新的功能；仿真模型搭建、系统运行状态监视、人机交互及系统各项功能检验也在该平台完成。

4.根据权利要求1所述的基于数据模型元件库的接触器真实运行环境半实物模拟系统，其特征在于：所述接触器硬件控制平台还包括开关电源及霍尔传感器；所述开关电源为接触器硬件控制平台的各个模块供电；霍尔传感器为控制电路提供接触器本体的当前磁状态信息、触头系统的轨迹弹跳信息以及触头间的电弧能量信息；控制电路为接触器的开关运动提供能量输入。