[发明专利]基于闭环RBR技术的电磁开关全寿命周期自适应控制方法

说明书

本发明涉及一种基于闭环RBR技术的电磁开关全寿命周期自适应控制方法,采用Run‑by‑Run学习控制算法与闭环控制进行组合模块化设计，使前馈和反馈优势互补，反馈内环控制器用来稳定系统，学习控制外环用来实现对期望目标的高精度跟踪；RBR数据模型利用电磁开关重复操作的特性，对其历史动作信息进行反馈评估与分析，滚动优化数据模型并调整吸合、吸持、分断过程的控制决策，迭代求解线圈电流（电压）的闭环参考序列，改变依赖离线获得的最优参量始终指导开关在线时变运行的局限；本发明自适应优化过程不局限于一个最优解，能够兼顾开关在运行过程中由于时变、干扰等引起的不确定性，把新的优化建立在实际的基础上，使控制在开关的全寿命周期内保持实际上的最优。

技术领域

本发明涉及电磁开关控制领域，具体涉及一种基于闭环RBR技术的电磁开关全寿命周期自适应控制方法。

背景技术

电磁开关以其低成本、高耐压、低损耗等优势，在电网稳定性控制、新能源并网及电动汽车等领域中具有较高的工程应用价值，受到国内外学者的广泛认可及研究。然而，受电磁开关自身机械结构与其控制难以协调的限制，其吸合过程的触头弹跳、吸持阶段的高频噪声及能耗、分断过程的电弧以及动作分散性等问题很难从根本上解决。致使电磁开关电寿命和可靠性降低、用于同步控制时，触头闭合与分断的准确性和稳定性得不到保证，由此引发的涌流及过电压给电网的稳定运行带来很大的安全隐患，严重限制了电磁开关在电网智能化控制中的应用。

近年来，随着自动控制技术、电力电子技术的蓬勃发展，电磁开关的智能化进程逐步加快，广大电器研究者在过程控制中相继引入了多变量反馈、模型预测、模糊控制、无位置传感器移分段PWM控制、闭环斩波控制等先进控制策略。使得高性能智能电磁开关的激磁方式由交流运行改为直流运行，对相关参量的控制从开环进入闭环，具有触头弹跳抑制、动作分散性小、节能无声运行等优势。但是，无论是直流励磁或是闭环控制，目前的智能控制方案大都采用数学建模或实验手段获取电磁开关在运行过程中的最佳电压或电流励磁信号，运用这种离线方式得到的控制规律，对在相同运行环境下的固定本体具有一定效果，然而随着开关长时间运行后自身特性发生变化，采用离线控制参量长期指导开关在线时变的运行状态，局限性大，难以满足复杂的运行环境要求。加之开关生产工艺的限制，同类型同批次的样机参数并非完全一致，如若逐台离线测量再分别调节控制参数，批量控制的工作量将十分巨大。因此，如何在全寿命周期内实现智能电磁开关控制参量的在线优化，使得控制策略在不同工况下面对多台甚至多种开关时，具有自学习、自适应调整控制效果的功能，是目前电磁开关智能控制亟待解决的技术瓶颈，需要在理论和控制方法上寻求新的突破。

为解决上述问题，本发明在电磁开关的过程控制中引入批次对批次(Run-by-Run)控制技术，该技术主要应用于半导体行业，用于控制晶圆的制造过程，最近在制药和精细化工等行业中也被广泛应用，取得了良好的效果。RBR控制，是一种针对间歇过程的优化控制方法，它依据控制对象的历史批次信息进行评估与分析，不断更新过程模型、调整控制决策从而降低批次间的产品差异，特别适合用于以重复模式执行操作且仅允许离线测量的系统。电磁开关的任务是控制电路的通断，开关将在全寿命周期内重复执行吸合、吸持以及分断三个过程，同样地，触头弹跳、吸合或分断时间、电弧能量、吸持噪声等参量也因此具有重复性，而且这些参量只有在相关过程完全结束之后才可以获得，符合RBR技术对控制对象的要求。因此，受益于RBR技术的应用，本设计拟将RBR控制与闭环控制技术巧妙结合，使用电磁开关本体，配合智能控制模块，形成一种具有自趋优、自学习、自适应能力的智能电磁开关。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于闭环RBR技术的电磁开关全寿命周期自适应控制方法，在不改变电磁开关自身机械结构参数的前提下，从控制角度实现电磁开关在吸合过程、吸持阶段以及分断过程的自适应动态优化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于闭环RBR技术的电磁开关全寿命周期自适应控制方法,包括以下步骤：