基于特征识别的直流电磁铁响应时间识别方法技术

本申请涉及一种基于特征识别的直流电磁铁响应时间识别方法，通过电流响应曲线，判读电感等特征参数；利用差分法，计算上电和掉电两个过程的电感值变化情况；设置测量阈值，将所述电感值变化量和所述阈值进行比较，判读电磁铁的响应时间。通过电流响应曲线判读电感等特征参数，通过特征参数判读电磁铁的响应时间，不仅可以判读响应快、无法通过极大值极小值判读响应时间的电磁铁的响应时间，而且可以获得电磁铁的开关过程的电感，对判读电磁铁的装配指标有很大的协助作用。装配指标有很大的协助作用。装配指标有很大的协助作用。

【技术实现步骤摘要】
基于特征识别的直流电磁铁响应时间识别方法


[0001]本公开涉及电磁
，尤其涉及一种基于特征识别的直流电磁铁响应时间识别方法、装置和响应系统。

技术介绍

[0002]电磁铁是工业控制领域最常见的执行器之一，高可靠的电磁铁在航空、航天、医疗、科研等领域应用十分广泛。电磁铁由弹簧、衔铁、铁心和线圈等构成，衔铁和铁心之间存在气隙。线圈未上电时的初始状态，在弹簧的作用下，衔铁被拉离铁心。当线圈上电时，铁心和衔铁之间产生电磁吸引力，衔铁和铁心之间的电磁力克服弹簧拉力，衔铁被拉向铁心。当线圈掉电时，电磁吸力消失，衔铁在弹簧的作用下，被拉回初始位置。
[0003]由于电磁铁的线圈存在感性，即通交流隔直流的特性，在直流控制信号上电的时候，励磁电流并不能立即到达最高点，而是逐渐增大。当电流达到一定程度，可以克服弹簧弹力时，衔铁开始向铁心运动，直到铁心和衔铁之间相互接触。此时线圈电力继续增大，衔铁被牢牢的吸附在铁心上。同理在直流控制信号下电的时候，励磁电流也不能立即变为0而是逐渐减小，当励磁电流降低到一定程度，电磁吸力不足以克服弹簧弹力时，衔铁被弹簧拉离铁心，直到回到初始位置。此后电流继续减小，趋向于0。
[0004]典型的电磁铁的响应曲线如附图2所示。其中电流到达I的前半段是电磁铁上电过程的电流响应曲线，后半段是掉电过程的响应曲线。上电过程的曲线分为三段，其中第一段是从开始到A点这段曲线，在此段过程中衔铁尚未运动，线圈电流逐渐增大；第二段为从A到B的电流下降特征曲线，其原因是衔铁运动过程会导致线圈电感急速变化而产生反向电动势，导致电流逐渐减小；第三段为从B到电流到达最大值的区间，B点时衔铁已经贴附到铁心上，反向电电动势消失，电流继续增大直到最大电流。我们一般定义上电过程中衔铁开始运动时的电流I1为开启电流，衔铁停止运动的t1为电磁铁的上电响应时间。
[0005]电磁铁下电的过程中的电流相应曲线也分为三段，首先为从电磁铁开始掉电到C点衔铁开始动作，在此段区间内，电流持续减小；第二段为为从C到D的电流上升曲线，其原因是由于衔铁运动过程会导致线圈档案的急剧变化而产生的反向电动势；第三段为D点之后，此时衔铁已经回到初始位置，电流继续减小。我们一般定义下电过程中衔铁开始运动时的电流I2为关闭电流，衔铁停止运动的t2为电磁铁的掉电响应时间。
[0006]由于反向电动势的存在，电流曲线存在极大值和极小值点，通过查找曲线中极值的办法，便可以大致知道电磁铁上电和掉电过程中衔铁开始运动和停止运动的时间，这种方法就是传统的判读电磁铁相应时间的方法。
[0007]而随着电磁铁技术的发展，电磁铁的响应时间逐渐越来越快，从电磁铁衔铁开始运动到运动结束的时间很短，极大值和极小值特征点不明显，使得通过传统的电磁阀电流曲线判读方法无法获取电磁铁的相应时间特征。
[0008]实际测量过程中存在大量的噪声，电磁铁电磁铁的响应时间很可能被误读。
[0009]现有的测试方法仅仅测量了电磁铁的特征时间，为电磁铁的表象特征，而其电感
为其本质特征，若可以获得其电感特征，就可以对电磁铁的装配参数等信息获得更加深入的了解，有利于提升电磁铁的装配品质，保障产品的一致性。

技术实现思路

[0010]为了解决上述问题，本申请提出一种基于特征识别的直流电磁铁响应时间识别方法、装置和响应系统。
[0011]本申请一方面，提出一种基于特征识别的直流电磁铁响应时间识别方法，包括如下步骤：
[0012]通过电流响应曲线，判读电感特征参数；
[0013]利用差分法，计算不同时间点的电感值；
[0014]设置测量阈值，将所述电感值和所述测量阈值进行比较，判读电磁铁的响应时间。
[0015]作为本申请的一可选实施方案，可选地，利用差分法，计算不同时间点的电感值，包括：
[0016]设定对电流采样时间间隔为Δt，则从上电开始，其电流依次为I1、I2、I3……
I
N
、I
N+1
……
；
[0017]对第N个点，通过进行差分运算，得到上电过程中的电流关系为：
[0018][0019]式中，L表示待求电感，R表示代求电阻，U表示励磁电压，I
N
表示数据采集设备采集的第N个点的电流，I
N
‑1表示数据采集设备采集的第N
‑
1个点的电流，Δt表示两次采样的时间差；
[0020]联立相邻两个时间点的计算式：
[0021][0022][0023]求解以上两个二元一次方程，求得在采集第N个点时候的电感值；
[0024]连续多个点进行联立求解，连续求解多个L，即L2,L3,L4,
……
L
N
,L
N+1
时间点的电感值。
[0025]作为本申请的一可选实施方案，可选地，设置测量阈值，将所述电感值和所述测量阈值进行比较，判读电磁铁的响应时间，包括：
[0026]设置测量阈值ΔL；
[0027]将相邻两个时间点的电感值之差|L
N
‑
L
N+1
|和测量阈值ΔL进行比较：
[0028]若|L
N
‑
L
N+1
|＜ΔL时，认为电磁铁线圈电感没有变化；
[0029]从L2开始往后依次检验L，当出现|L
N
‑
L
N+1
|≥ΔL时，认为电磁铁衔铁已经开始动作，记录此时的电流为开启电流I1；
[0030]从上电响应曲线的最末个点向前查找，当出现|L
N
‑
L
N+1
|≥ΔL时，认为电磁铁衔铁已经被完全吸合，记录此时的时间为上电响应时间t1。
[0031]作为本申请的一可选实施方案，可选地，利用差分法，计算不同时间点的电感值，还包括：
[0032]设定对电流采样时间间隔为Δt，则从掉电开始，其电流依次为I1、I2、I3……
I
N
、I
N+1
……
；
[0033]对第N个点，通过进行差分运算，得到掉电过程中的电流关系为：
[0034][0035]式中，L表示待求电感，R表示代求电阻，I
N
表示数据采集设备采集的第N个点的电流，I
N
‑1表示数据采集设备采集的第N
‑
1个点的电流，Δt表示两次采样的时间差；
[0036]利用下述两个时间点的计算式：
[0037][0038]求解二元一次方程，求得在采集第N个点时候的电感值；
[0039]连续多个点进行联立求解，连续求解多个L，即L2,L3,L4,
……
L
N
,L
N+1
时间点的电感值。
[0040]作为本申请的一可选实施方案，可选地，设置测量阈值，将所述电感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
表示数据采集设备采集的第N
‑
1个点的电流，Δt表示两次采样的时间差；利用下述时间点的计算式：求解二元一次方程，求得在采集第N个点时候的电感值；连续多个点进行联立求解，连续求解多个L，即L2,L3,L4,
……
L
N
,L
N+1
时间点的电感值。5.根据权利要求4所述的基于特征识别的直流电磁铁响应时间识别方法，其特征在于，设置测量阈值，将所述电感值和所述测量阈值进行比较，判读电磁铁的响应时间，还包括：设置测量阈值ΔL；将相邻两个时间点的电感值之差|L
N
‑
L
N+1
|和测量阈值ΔL进行比较：若|L
N
‑
L
N+1
|＜ΔL时，认为电磁铁线圈电感没有变化；从L2开始往后依次检验L，当出现|L
N
‑
L
N+1
|≥ΔL时，认为电磁铁衔铁已经开始动作，记录此时的电流为开启电流I2；从上电响应曲线的最末个点向前查找，当出现|L
N
‑
L
N+1
|≥ΔL时，认为电磁铁衔铁已经被完全释放，记录此时的时间为上电响应时间t2。6.一种实现权利要求1
‑
5中任一项所述的基于特征识别的直流电磁铁响应时间识别方法的装置，其特征在于，包括：电感特征参数读取模块，用于通过电流响应曲线，判读电感特征参数；差分计算模块，用于利用差分法，计算不同时间点的电感值；响应读取模块，用于设置测量阈值，将所述电感值和所述测量阈值进行比较，判读电磁铁的响应时间。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述差分计算模块，包括：上电差分计算模块，用于：设定对电流采样时间间隔为Δt，则从上电开始，其电流依次为I1、I2、I3……
I
N
、I
N+1
……
；对第N个点，通过进行差分运算，得到上电过程中的电流关系为：式中，L表示待求电感，R表示代求电阻，U表示励磁电压，I
N
表示数据采集设备采集的第N个点的电流，I
N
‑1表示数据采集设备采集的第N
‑
1个点的电流，Δt表示两次采样的时间差；联立相邻两个时间点的计算式：联立相邻两个时间点的计算式：求解以上两个二元一次方程，求得在采集第N个点时候的电感值；连续多个点进行联立求解，连续求解多个L，即L2,L3,L4,
……
L
N
,L
N+1
时间点的电感值；掉电差分计算模块，用于：

【专利技术属性】
技术研发人员：贾云涛，马文栋，王建伟，张枭雄，赵凯，
申请(专利权)人：北京易动宇航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：