專利名稱：基于蒙特卡洛模擬的接觸器動觸頭超程時間合格率預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于接觸器領(lǐng)域，涉及一種動觸頭超程時間合格率計算方法，具體說就是基于蒙特卡洛模擬的接觸器動觸頭超程時間合格率分析方法。
背景技術(shù)：
動觸頭超程時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)車車輛用直流接觸器》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)稱氣壓下的動觸頭超程時間”。但在實際的產(chǎn)品開發(fā)中，由于現(xiàn)實機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，各種參數(shù)包括尺寸參數(shù)、設(shè)計參數(shù)和調(diào)整參數(shù)都會對動觸頭超程時間產(chǎn)生一定的影響，因此需要在設(shè)計階段確定影響該參數(shù)的主要因素，并能通過一定的方式方法在實際產(chǎn)品生產(chǎn)前就模擬計算其動觸頭超程時間的合格率，從而通過改變部分因素的容差范圍控制動觸頭超程時間的合格率，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)計過程中，是在接觸器的設(shè)計圖紙?zhí)幚韥碇螅鶕?jù)設(shè)計圖紙加工制作出多個樣品，然后對制作出來的多個樣品采用測試設(shè)備進(jìn)行動觸頭超程時間的測試，進(jìn)而才能夠驗證設(shè)計的參數(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、再做實驗，這就導(dǎo)致了設(shè)計周期延長以及設(shè)計和測試成本比較高。

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)計過程中，需要根據(jù)設(shè)計圖紙將樣品制作出來才能夠?qū)佑|頭超程時間的參數(shù)進(jìn)行檢驗的方法存在設(shè)計周期長以及加工制作樣品導(dǎo)致設(shè)計和測試成本高的問題，本發(fā)明提供一種動觸頭超程時間合格率基于蒙特卡洛模擬的接觸器動觸頭超程時間合格率預(yù)測方法。本發(fā)明所述的基于蒙特卡洛模擬的接觸器動觸頭超程時間合格率預(yù)測方法的步驟如下:步驟一:根據(jù)設(shè)計文件和工藝圖紙獲得對接觸器的動觸頭超程時間有影響的尺寸參數(shù)設(shè)計值、設(shè)計參數(shù)設(shè)計值和調(diào)整參數(shù)設(shè)計值及每個參數(shù)的容差范圍，根據(jù)獨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)計參數(shù)和調(diào)整參數(shù)三類參數(shù)組合，參數(shù)N為大于等于1000的整數(shù)；步驟二:將以上N組三類參數(shù)組合依次作為接觸器動觸頭超程時間獲取模塊的輸入?yún)?shù)，獲得N組動觸頭超程時間特性參數(shù)；步驟三:對獲得的N組動觸頭超程時間參數(shù)進(jìn)行分析，計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組動觸頭超程時間參數(shù)的分布特性；

步驟四:根據(jù)接觸器的設(shè)計參數(shù)中的性能指標(biāo)要求確定動觸頭超程時間判別界限，利用Simpson法則根據(jù)步驟三獲得的N組動觸頭超程時間參數(shù)的分布特性計算接觸器動觸頭超程時間合格率。所述接觸器動觸頭超程時間獲取模塊采用軟件技術(shù)實現(xiàn)，該模塊的工作過程包括如下為步驟:步驟A、設(shè)置接觸器模型計算參數(shù)初始化特性參數(shù)；步驟B、由前一時刻線圈電壓、電流和磁鏈積分求當(dāng)前時刻磁鏈；步驟C、由線圈磁鏈、銜鐵位移查對照表獲得線圈電流；步驟D、由步驟C獲得的線圈電流、銜鐵位移查對照表獲得電磁吸力；步驟E、由銜鐵位移計算機(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-庫塔法求解機(jī)械運動微分方程組，所述機(jī)械運動微分方程組為:

權(quán)利要求
1.一種基于蒙特卡洛模擬的接觸器動觸頭超程時間合格率預(yù)測方法，其特征在于:步驟如下: 步驟一:根據(jù)設(shè)計文件和工藝圖紙獲得對接觸器的動觸頭超程時間有影響的尺寸參數(shù)設(shè)計值、設(shè)計參數(shù)設(shè)計值和調(diào)整參數(shù)設(shè)計值及每個參數(shù)的容差范圍，根據(jù)獨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)計參數(shù)和調(diào)整參數(shù)三類參數(shù)組合，參數(shù)N為大于等于1000的整數(shù)； 步驟二:將以上N組三類參數(shù)組合依次作為接觸器動觸頭超程時間獲取模塊的輸入?yún)?shù)，獲得N組動觸頭超程時間特性參數(shù)； 步驟三:對獲得的N組動觸頭超程時間參數(shù)進(jìn)行分析，計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組動觸頭超程時間參數(shù)的分布特性； 步驟四:根據(jù)接觸器的設(shè)計參數(shù)中的性能指標(biāo)要求確定動觸頭超程時間判別界限，利用Simpson法則根據(jù)步驟三獲得的N組動觸頭超程時間參數(shù)的分布特性計算接觸器動觸頭超程時間合格率。
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動觸頭超程時間合格率預(yù)測方法，其特征在于:所述接觸器動觸頭超程時間獲取模塊采用軟件技術(shù)實現(xiàn)，該模塊的工作過程包括如下為步驟: 步驟A、設(shè)置接觸器模型計算參數(shù)初始化特性參數(shù)； 步驟B、由前一時刻線圈電壓、電流和磁鏈積分求當(dāng)前時刻磁鏈； 步驟C、由線圈磁鏈、銜鐵位移查對照表獲得線圈電流； 步驟D、由步驟C獲得的線圈電流、銜鐵位移查對照表獲得電磁吸力； 步驟E、由銜鐵位移計算機(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-庫塔法求解機(jī)械運動微分方程組，所述機(jī)械運動微分方程組為:
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動觸頭超程時間合格率預(yù)測方法，其特征在于:所述對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，該對照表是通過下述步驟獲得的: 步驟H、根據(jù)接觸器的電磁機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖紙在UG軟件中建立電磁機(jī)構(gòu)三維模型； 步驟1、通過軟件有限元軟件FLUX根據(jù)電磁機(jī)構(gòu)的三維模型，計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動觸頭超程時間合格率預(yù)測方法，其特征在于:步驟I所述的通過軟件有限元軟件FLUX根據(jù)電磁機(jī)構(gòu)的三維模型，計算獲得多組接觸器的線圈磁鏈、線圈電流和銜鐵位移的過程為: 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)的實際物理特性設(shè)置步驟Il中各個有限元網(wǎng)格的物理屬性； 步驟13、對設(shè)置完物理屬性的幾何模型進(jìn)行靜態(tài)特性仿真，仿真時輸入多組的線圈電流值和對應(yīng)的尺寸參數(shù)，所述電流值由電壓除以接觸器的設(shè)計參數(shù)中的線圈電阻獲得；通過仿真獲得每組線圈電流值和尺寸參數(shù)對應(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動觸頭超程時間合格率預(yù)測方法，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組動觸頭超程時間參數(shù)的分布特性計算接觸器動觸頭超程時間合格率的過程為:首先計算得到N組動觸頭超程時間數(shù)據(jù)的期望和方差，然后根據(jù)已有的動觸頭超程時間合格范圍確定Simpson法則計算所需上下限值，最后采用所述法則在上下限值內(nèi)積分獲得接觸器動觸頭超程時間合格率。
全文摘要
基于蒙特卡洛模擬的接觸器動觸頭超程時間合格率預(yù)測方法，屬于接觸器檢測技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了現(xiàn)有接觸器設(shè)計過程中對超程時間參數(shù)進(jìn)行檢驗的方法存在的需要加工制作樣品導(dǎo)致設(shè)計和測試成本高和設(shè)計周期長的問題。本發(fā)明根據(jù)接觸器設(shè)計文件確定對超程時間有影響的三種參數(shù)設(shè)計值及上下限、采用獨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組超程時間特性參數(shù)；進(jìn)而獲得超程時間參數(shù)的分布特性；最后根據(jù)該分布特性和接觸器的超程時間設(shè)計參數(shù)利用Simpson法則獲得接觸器超程時間合格率。本發(fā)明適用于在接觸器的設(shè)計環(huán)節(jié)對接觸器超程時間的合格率進(jìn)行預(yù)測分析，進(jìn)而為接觸器的設(shè)計者提供修正設(shè)計參數(shù)的依據(jù)。
文檔編號G06F17/50GK103246777SQ20131017764
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月14日
發(fā)明者翟國富, 楊文英, 肖斌, 杜英瑋, 王玨, 梁慧敏 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)