專利名稱：基于蒙特卡洛模擬的接觸器釋放時(shí)間合格率預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于接觸器領(lǐng)域，涉及一種釋放時(shí)間合格率計(jì)算方法，具體說(shuō)就是基于蒙特卡洛模擬的接觸器釋放時(shí)間合格率分析方法。
背景技術(shù)：
釋放時(shí)間是接觸器最重要的基本參數(shù)，是決定接觸器通斷電流能力的重要因素，可直接根據(jù)該參數(shù)決定接觸器是否合格?！禩B/T2767-2010機(jī)車(chē)車(chē)輛用直流接觸器》第7.2.6條明確規(guī)定“制造商應(yīng)給出接觸器在額定控制電源電壓和標(biāo)稱氣壓下的釋放時(shí)間”。但在實(shí)際的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，由于現(xiàn)實(shí)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，各種參數(shù)包括尺寸參數(shù)、設(shè)計(jì)參數(shù)和調(diào)整參數(shù)都會(huì)對(duì)釋放時(shí)間產(chǎn)生一定的影響，因此需要在設(shè)計(jì)階段確定影響該參數(shù)的主要因素，并能通過(guò)一定的方式方法在實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)前就模擬計(jì)算其釋放時(shí)間的合格率，從而通過(guò)改變部分因素的容差范圍控制釋放時(shí)間的合格率，使接觸器的生產(chǎn)效益達(dá)到最大。在現(xiàn)有接觸器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，是在接觸器的設(shè)計(jì)圖紙?zhí)幚韥?lái)之后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙加工制作出多個(gè)樣品，然后對(duì)制作出來(lái)的多個(gè)樣品采用測(cè)試設(shè)備進(jìn)行釋放時(shí)間的測(cè)試，進(jìn)而才能夠驗(yàn)證設(shè)計(jì)的參數(shù)是否合理，如果不合理，就需要修改圖紙，然后重新加工制作樣品、再做實(shí)驗(yàn)，這就導(dǎo)致 了設(shè)計(jì)周期延長(zhǎng)以及設(shè)計(jì)和測(cè)試成本比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有接觸器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將樣品制作出來(lái)才能夠?qū)︶尫艜r(shí)間的參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)的方法存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)以及加工制作樣品導(dǎo)致設(shè)計(jì)和測(cè)試成本高的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種釋放時(shí)間合格率基于蒙特卡洛模擬的接觸器釋放時(shí)間合格率預(yù)測(cè)方法。本發(fā)明所述的基于蒙特卡洛模擬的接觸器釋放時(shí)間合格率預(yù)測(cè)方法的步驟如下:步驟一:根據(jù)設(shè)計(jì)文件和工藝圖紙獲得對(duì)接觸器的釋放時(shí)間有影響的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)值、設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)值和調(diào)整參數(shù)設(shè)計(jì)值及每個(gè)參數(shù)的容差范圍，根據(jù)獨(dú)立同分布的中心極限定理利用MATLAB產(chǎn)生N組在容差范圍內(nèi)變化并符合正態(tài)分布的尺寸參數(shù)、設(shè)計(jì)參數(shù)和調(diào)整參數(shù)三類(lèi)參數(shù)組合，參數(shù)N為大于等于1000的整數(shù)；步驟二:將以上N組三類(lèi)參數(shù)組合依次作為接觸器釋放時(shí)間獲取模塊的輸入?yún)?shù)，獲得N組釋放時(shí)間特性參數(shù)；步驟三:對(duì)獲得的N組釋放時(shí)間參數(shù)進(jìn)行分析，計(jì)算獲得概率密度函數(shù)、參數(shù)期望和均方差，進(jìn)而獲得N組釋放時(shí)間參數(shù)的分布特性；步驟四:根據(jù)接觸器的設(shè)計(jì)參數(shù)中的性能指標(biāo)要求確定釋放時(shí)間判別界限，利用Simpson法則根據(jù)步驟三獲得的N組釋放時(shí)間參數(shù)的分布特性計(jì)算接觸器釋放時(shí)間合格率。所述接觸器釋放時(shí)間獲取模塊采用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)，該模塊的工作過(guò)程包括如下為步驟:步驟A、設(shè)置接觸器模型計(jì)算參數(shù)初始化特性參數(shù)；步驟B、由前一時(shí)刻線圈電壓、電流和磁鏈積分求當(dāng)前時(shí)刻磁鏈；步驟C、由線圈磁鏈、銜鐵位移查對(duì)照表獲得線圈電流；步驟D、由步驟C獲得的線圈電流、銜鐵位移查對(duì)照表獲得電磁吸力；步驟E、由銜鐵位移計(jì)算機(jī)械彈簧反力f=k.x+cd.V公式中k、cd分別表示彈簧剛度和彈簧阻尼，X、V分別表示彈簧的銜鐵位移和銜鐵速度；步驟F、采用四階龍格-庫(kù)塔法求解機(jī)械運(yùn)動(dòng)微分方程組，所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)微分方程組為:
權(quán)利要求
1.一種基于蒙特卡洛模擬的接觸器釋放時(shí)間合格率預(yù)測(cè)方法，其特征在于:步驟如下: 步驟一:根據(jù)設(shè)計(jì)文件和工藝圖紙獲得對(duì)接觸器的釋放時(shí)間有影響的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)值、設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)值和調(diào)整參數(shù)設(shè)計(jì)值及每個(gè)參數(shù)的容差范圍，根據(jù)獨(dú)立同分布的中心極限定理利用MATLAB產(chǎn)生N組在容差范圍內(nèi)變化并符合正態(tài)分布的尺寸參數(shù)、設(shè)計(jì)參數(shù)和調(diào)整參數(shù)三類(lèi)參數(shù)組合，參數(shù)N為大于等于1000的整數(shù)； 步驟二:將以上N組三類(lèi)參數(shù)組合依次作為接觸器釋放時(shí)間獲取模塊的輸入?yún)?shù)，獲得N組釋放時(shí)間特性參數(shù)； 步驟三:對(duì)獲得的N組釋放時(shí)間參數(shù)進(jìn)行分析，計(jì)算獲得概率密度函數(shù)、參數(shù)期望和均方差，進(jìn)而獲得N組釋放時(shí)間參數(shù)的分布特性； 步驟四:根據(jù)接觸器的設(shè)計(jì)參數(shù)中的性能指標(biāo)要求確定釋放時(shí)間判別界限，利用Simpson法則根據(jù)步驟三獲得的N組釋放時(shí)間參數(shù)的分布特性計(jì)算接觸器釋放時(shí)間合格率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡洛模擬的接觸器釋放時(shí)間合格率預(yù)測(cè)方法，其特征在于:所述接 觸器釋放時(shí)間獲取模塊采用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)，該模塊的工作過(guò)程包括如下為步驟: 步驟A、設(shè)置接觸器模型計(jì)算參數(shù)初始化特性參數(shù)； 步驟B、由前一時(shí)刻線圈電壓、電流和磁鏈積分求當(dāng)前時(shí)刻磁鏈； 步驟C、由線圈磁鏈、銜鐵位移查對(duì)照表獲得線圈電流； 步驟D、由步驟C獲得的線圈電流、銜鐵位移查對(duì)照表獲得電磁吸力； 步驟E、由銜鐵位移計(jì)算機(jī)械彈簧反力 f=k.x+cd.V 公式中k、Cd分別表示彈簧剛度和彈簧阻尼，X、V分別表示彈簧的銜鐵位移和銜鐵速度； 步驟F、采用四階龍格-庫(kù)塔法求解機(jī)械運(yùn)動(dòng)微分方程組，所述機(jī)械運(yùn)動(dòng)微分方程組為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于蒙特卡洛模擬的接觸器釋放時(shí)間合格率預(yù)測(cè)方法，其特征在于:所述對(duì)照表是接觸器的線圈磁鏈關(guān)于線圈電流和銜鐵位移的二維表，該對(duì)照表是通過(guò)下述步驟獲得的: 步驟H、根據(jù)接觸器的電磁機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖紙?jiān)赨G軟件中建立電磁機(jī)構(gòu)三維模型； 步驟1、通過(guò)軟件有限元軟件FLUX根據(jù)電磁機(jī)構(gòu)的三維模型，計(jì)算獲得多組接觸器的線圈電流、銜鐵位移、電磁吸力和磁鏈； 步驟J、根據(jù)步驟I獲得多組接觸器的線圈電流、銜鐵位移、電磁吸力和磁鏈參數(shù)構(gòu)建對(duì)照表。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于蒙特卡洛模擬的接觸器釋放時(shí)間合格率預(yù)測(cè)方法，其特征在于:步驟I所述的通過(guò)軟件有限元軟件FLUX根據(jù)電磁機(jī)構(gòu)的三維模型，計(jì)算獲得多組接觸器的線圈磁鏈、線圈電流和銜鐵位移的過(guò)程為: 步驟I1、采用有限元軟件FLUX根據(jù)電磁機(jī)構(gòu)的三維模型建立幾何模型，并對(duì)該幾何模型劃分有限元網(wǎng)格； 步驟12、根據(jù)電磁機(jī)構(gòu)的實(shí)際物理特性設(shè)置步驟Il中各個(gè)有限元網(wǎng)格的物理屬性； 步驟13、對(duì)設(shè)置完物理屬性的幾何模型進(jìn)行靜態(tài)特性仿真，仿真時(shí)輸入多組的線圈電流值和對(duì)應(yīng)的尺寸參數(shù)，所述電流值由電壓除以接觸器的設(shè)計(jì)參數(shù)中的線圈電阻獲得；通過(guò)仿真獲得每組線圈電流值和尺寸參數(shù)對(duì)應(yīng)的銜鐵位移、電磁吸力和磁鏈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡洛模擬的接觸器釋放時(shí)間合格率預(yù)測(cè)方法，其特征在于:步驟四中所述的利用Simpson法則根據(jù)步驟三獲得的N組釋放時(shí)間參數(shù)的分布特性計(jì)算接觸器釋放時(shí)間合格率的過(guò)程為:首先計(jì)算得到N組釋放時(shí)間數(shù)據(jù)的期望和方差，然后根據(jù)已有的釋放時(shí)間合格范圍確定Simpson法則計(jì)算所需上下限值，最后采用所述法則在上下限值內(nèi)積分獲得接觸器釋放時(shí)間合格率。
全文摘要
基于蒙特卡洛模擬的接觸器釋放時(shí)間合格率預(yù)測(cè)方法，屬于接觸器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有接觸器設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)釋放時(shí)間參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)的方法存在的需要加工制作樣品導(dǎo)致設(shè)計(jì)和測(cè)試成本高和設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)的問(wèn)題。本發(fā)明根據(jù)接觸器設(shè)計(jì)文件確定對(duì)釋放時(shí)間有影響的三種參數(shù)設(shè)計(jì)值及上下限、采用獨(dú)立同分布的中心極限定理利用MATLAB產(chǎn)生N組參數(shù)組合；然后根據(jù)該N組參數(shù)組合獲得N組釋放時(shí)間特性參數(shù)；進(jìn)而獲得釋放時(shí)間參數(shù)的分布特性；最后根據(jù)該分布特性和接觸器的釋放時(shí)間設(shè)計(jì)參數(shù)利用Simpson法則獲得接觸器釋放時(shí)間合格率。本發(fā)明適用于在接觸器的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)接觸器釋放時(shí)間的合格率進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，進(jìn)而為接觸器的設(shè)計(jì)者提供修正設(shè)計(jì)參數(shù)的依據(jù)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103218503SQ20131017791
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月14日
發(fā)明者楊文英, 周學(xué), 周志凱, 陳默, 周文博, 翟國(guó)富 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)