The invention aims at providing a fast calculation method of electromagnetic relay based on an approximate model, belonging to the technical field of relay product performance analysis. First of all, the idea of constructing a custom function interpolation to reflect the output characteristics of electromagnetic relay and process variables as the basis function based on Kriging model; secondly, the error function by Latin hypercube sampling method to establish the Kriging model, so as to construct the electromagnetic system model based on Kriging method; after the establishment of anti deformation method and approximate calculation model based on force characteristics; finally, numerical methods for solving equations based on the dynamic characteristics of the relay, the fast calculation of dynamic characteristics of the electromagnetic relay. The electromagnetic relay rapid calculation method provided by the invention takes into account the calculation accuracy and the calculation speed, and can be used in the analysis field of electromagnetic relay structure optimization and robustness design, and the like.
【技术实现步骤摘要】
基于Kriging模型的电磁继电器快速计算方法
本专利技术涉及继电器产品性能分析
,特别涉及一种基于Kriging模型的电磁继电器快速计算方法。
技术介绍
电磁继电器作为一种能够对电路实现切换、控制、保护、检测和调节等功能的基本元器件,广泛应用于工业、航空航天、武器装备等领域。应用快速计算方法对其动态特性进行求解,对继电器的设计验证、性能评估以及产品优化具有重要意义。电磁继电器快速计算方法的主要难点在于电磁系统的快速计算。电磁系统的计算涉及电、磁、力多场耦合分析,传统分析方法主要有有限元方法和磁路法。有限元方法计算精度高但时效性差,适用于计算量小的场合;磁路法求解速度快,但结果精度低,适合在初步设计中应用。在结构优化及稳健性设计等分析领域中,往往需要求解速度快并且时效性高的方法,传统方法难以满足要求。因而,快速准确的求解电磁系统是对电磁继电器进行快速计算的前提。随着智能算法的发展,有学者提出采用数学手段建立机电元件计算的近似模型,从而实现电磁特性的快速计算。在常用的近似模型构建方法中,响应面法和移动最小二乘法对于非线性程度较大的函数难以准确求解;基于神经网络的径向基函数法模型参数求解困难,且需要重复计算大量数据,时效性较差;Kriging方法是基于误差的无偏估计确定模型参数,基函数可以更改,使用较灵活,而且求解速度快,适用于计算量大的场合。由于继电器电磁系统设计参数与输出特性的非线性程度较大,比较适合应用Kriging方法求解。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够提高灵活性及求解速度的基于Kriging模型的电磁继电器快速计算方法。为达上述目 ...
【技术保护点】
一种基于Kriging模型的电磁继电器快速计算方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:确定影响电磁系统暂态过程的关键节点;基于插值思想构建所述关键节点的输出特性与其它节点的输出特性之间的函数关系;建立反映电磁继电器输出特性与过程变量关系的自定义插值函数;S2:根据吸力曲线拐点位置选取插值节点(Ui,αj);在电磁系统关键设计参数公差范围内均匀选取若干参数节点Δxk;应用有限元法计算各关键设计参数在(Ui,αj,Δxk)条件下电磁系统的输出电磁力矩;通过三次样条插值方法得到插值节点处各关键设计参数变化量与电磁力矩变化量之间的关系;应用拉丁超立方抽样在插值节点构成区域内选取采样点,基于量子粒子群算法寻优确定自定义插值函数中的影响系数;S3:以自定义插值函数作为Kriging模型的基函数;应用拉丁超立方抽样在参数公差范围内生成若干随机样本,通过有限元方法及所述基函数分别计算各随机样本的输出特性;将有限元方法及所述基函数这两种方式的计算结果的差作为插值节点建立Kriging模型的误差函数;综合所述基函数及误差函数建立电磁系统的近似模型;S4:根据接触系统反力部件图纸尺寸及尺寸链,确定影响触簧系统 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于Kriging模型的电磁继电器快速计算方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:确定影响电磁系统暂态过程的关键节点;基于插值思想构建所述关键节点的输出特性与其它节点的输出特性之间的函数关系;建立反映电磁继电器输出特性与过程变量关系的自定义插值函数;S2:根据吸力曲线拐点位置选取插值节点(Ui,αj);在电磁系统关键设计参数公差范围内均匀选取若干参数节点Δxk;应用有限元法计算各关键设计参数在(Ui,αj,Δxk)条件下电磁系统的输出电磁力矩;通过三次样条插值方法得到插值节点处各关键设计参数变化量与电磁力矩变化量之间的关系;应用拉丁超立方抽样在插值节点构成区域内选取采样点,基于量子粒子群算法寻优确定自定义插值函数中的影响系数;S3:以自定义插值函数作为Kriging模型的基函数;应用拉丁超立方抽样在参数公差范围内生成若干随机样本,通过有限元方法及所述基函数分别计算各随机样本的输出特性;将有限元方法及所述基函数这两种方式的计算结果的差作为插值节点建立Kriging模型的误差函数;综合所述基函数及误差函数建立电磁系统的近似模型;S4:根据接触系统反力部件图纸尺寸及尺寸链,确定影响触簧系统反力特性的因素,应用变形能法建立触簧系统反力计算模型;S5:通过电磁系统近似模型和触簧系统反力计算模型分别得到输入参数与电磁特性、机械特性的函数关系;基于数值方法求解电磁继电器动态特性数学模型以完成基于Kriging模型的电磁继电器快速计算,具体计算式如下:式中:U为额定线圈电压;t为持续时间;i为线圈电流;R为线圈电阻;为磁链;J为衔铁转动惯量;ω为衔铁转动角速度;α为衔铁转动角度;T为电磁吸力矩;Tf为反力矩;为线圈磁链初始值;i0为电流初始值;α0为衔铁角位移初始值。2.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员:叶雪荣,林义刚,董宝旭,王瑛琪,付饶,邓杰,翟国富,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。