[发明专利]基于Kriging模型的电磁继电器快速计算方法

摘要

本发明目的在于提供一种基于近似模型的电磁继电器快速计算方法，属于继电器产品性能分析技术领域。首先，基于插值思想构建反映电磁继电器输出特性与过程变量的自定义函数作为Kriging模型的基函数；其次，通过拉丁超立方抽样方法建立Kriging模型的误差函数，从而构建基于Kriging方法的电磁系统近似模型；之后，基于变形能法建立反力特性计算近似模型；最后，基于数值方法求解继电器动态特性方程组，完成电磁继电器动态特性的快速计算。本发明提出的电磁继电器快速计算方法兼顾了计算精度及计算速度，可用于电磁继电器结构优化及稳健性设计等分析领域中。

主权项

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。