[发明专利]接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统及方法

权利要求书

1.一种接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统，其特征在于，包括全过程实时参数估计器、基于模糊逻辑的位移外环控制吸力内环的双闭环控制单元、吸力单闭环控制单元和过程控制模块；所述全过程实时参数估计器根据检测到的线圈电流，实时估计接触器的动铁心位移、电磁吸力及弹簧反力；所述基于模糊逻辑的位移外环控制吸力内环的双闭环控制单元，在接触器的起动及分断过程中，使动铁心位移x快速跟踪参考位移；所述吸力单闭环控制单元，在保持过程，给定一个预设的保持吸力参考值，使动静铁心可靠吸合；所述过程控制模块用于按时序切换接触器的起动、保持及分断过程，并控制参考吸力切换开关选择合适的参考值，用作当前过程的参考吸力。

2.根据权利要求1所述的一种接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统，其特征在于，所述全过程实时参数估计器，具体为:利用神经网络拟合电磁机构复杂的机电耦合关系，配合达朗贝尔机械运动方程，建立的接触器全过程参数估计器。

3.根据权利要求2所述的一种接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统，其特征在于，所述神经网络采用单隐层BP神经网络，具体为电流i_coil和位移x作为二元输入，经10个隐含层节点的运算后，输出电磁吸力F_x；采用仿真数据进行网络训练，输入(x,i_coil)得到F_x，与期望输出F_x^*比较得到误差E，用于反向修正权值w^k_ij和阈值b_ij；训练完成后提取结构参数，改写成嵌入式形式，即可实现电磁吸力的实时估计，完成神经网络求吸力子模型的构建。

4.根据权利要求3所述的一种接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统，其特征在于，所述配合达朗贝尔机械运动方程，建立的接触器全过程参数估计器，具体为：

接触器在运动过程中满足：

式中：ΔF为吸力裕量，m为可动部分等效质量，a为动铁心加速度；

弹簧反力F_f是位移x的一元函数，表示为：

F_f＝f(x)      (2)

结合式(1)、(2)及神经网络拟合模型，构建全过程参数估计器。

5.根据权利要求4所述的一种接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统，其特征在于，所述全过程参数估计器由神经网络求吸力子模型及机械运动子模型组成，用于估计接触器起动、保持及分断过程的实时电磁吸力F_x、弹簧反力F_f及动铁心位移x；机械运动子模型以神经网络输出的F_x为输入，在运动方程的约束下输出位移x，之后x返回给反力函数及神经网络，用于下一个计算周期F_x、F_f及x的估计；参数估计器仅需线圈电流这一个外部参数，即可迭代计算出整个动态过程的电磁吸力、弹簧反力及动铁心位移，完成参数实时估计。

6.根据权利要求1所述的一种接触器的无传感器分合闸位移跟踪控制系统，其特征在于，所述基于模糊逻辑的位移外环控制吸力内环单元，根据ΔF与动铁心加速度之间的线性关系，构建位移误差与吸力裕量之间的经验规则，完成位移外环的自适应控制，模糊控制器采用典型的双输入单输出结构。