CN106712617B - 一种开关柜电动操作工具智能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种开关柜电动操作工具智能控制方法，建立常规的PID模型，得到电机控制参数，然后建立模糊控制器，利用电机在各种操作情境下的的电流，转速采样值作为传递参数，从而得出相应的操作情景。本发明所提供的一种开关柜电动操作工具智能控制方法，具外速度环，内电流环的双闭环控制，利用常规PID算法与模糊控制结合，针对手车开关在操作过程中出现卡涩、闭锁或者操作工具脱离锁扣的情景进行参数对比，从而针对不同的操作情景，操作工具能做出正确的处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种开关柜电动操作工具智能控制方法。
背景技术
开关柜是电力系统中重要的控制设备之一，随着国家智能电网的建设和发展，开关柜也朝着智能化方向不断发展。传统的开关柜由于智能化缺失、稳定性不高，逐渐被结合了微电子技术、通信技术、计算机技术、传感技术等先进科学技术的智能开关柜取代。近年来，随着变电站自动化系统技术水平的提升、智能变电站的推进，10kV开关柜电动顺控操作逐渐进入人们的视野，其带来的经济效益不亚于一场革命。
长期以来，传统的开关柜操作方法是人力手动操作完成，不但费时、费力，更无法适应智能化开关柜的断路器操作模式。因此，开关柜电动操作工具不断进入人们的视野。但是，目前市面上的电动操作工具是无法智能控制手车开关位置，只能通过开关位置辅助节点的变化，才能智能控制手车开关位置是否到位。然而实际操作过程中开关会遇到卡涩、闭锁或者操作工具有脱离锁扣的的情况，现有的电动操作工具是无法智能控制的，这样对人身及设备存在一定的危险和伤害，因此，需要设计一种新型开关柜电动操作工具的智能算法，智能智能控制操作情景，避免人身、设备伤害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种开关柜电动操作工具智能控制方法，以克服现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种开关柜电动操作工具智能控制方法，按照如下步骤实现：
步骤S1：建立预设操作情境下的PID模型，得到每种预设操作情景对应的电动操作工具电机控制参数，并根据所获取的电机控制参数建立模糊PID控制器；
步骤S2：获取电动操作工具电机的实际转速，并与所述步骤S1中电机控制参数中的预设转速相减，得到转速差值，根据该转速差值获取转速差值变化量；
步骤S3：获取电机实际电流，并与该转速差值变化量相减，获取电流差值，根据该电流差值获取电流差值变化量；
步骤S4：将所述转速差值变化量、所述电流差值、所述电流差值变化量进行模糊化，然后清晰化，输出以及，其中，为比例环节，为积分环节；
步骤S5：将所述电流差值、所述电流差值变化量以及与送入所述模糊PID控制器，输出电动操作工具电机的输入电流。
在本发明一实施例中，所述模糊PID控制器的传递函数为。
在本发明一实施例中，所示预设操作情景包括：手车开关在工作位置、手车开关在试验位置、手车开关锈蚀卡涩、手车开关闭锁以及操作工具脱离锁扣。
在本发明一实施例中，所示电机控制参数包括预设电流信号以及预设转速信号。
在本发明一实施例中，在所述步骤S4中，所述模糊化包括如下步骤：
步骤S41：对输入量进行满足预设模糊需求的处理；
步骤S42：对所述出入量进行尺度变换；
步骤S43：确定各输入量的模糊语言取值以及相应的隶属度函数，然后清晰化。
在本发明一实施例中，在进行所述模糊化后，输出误差变化以及电机电流和转速误差的模糊化参数，进行所述清晰化。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用的控制方法，能智能判断使用场景，通过模糊算法自适应不同的开关柜操作需求。克服了传统开关柜电动操作工具控制方法，只针对某一型号开关柜设计，参数预先配置完成，这种方式不能适应便携式开关柜多样化操作的需求的问题。
2、便携式开关柜电动操作工具的直流电机具有强耦合、短时性和非线性的特点，同时控制系统也要具有良好的鲁棒性、快速性和抗负载扰动的能力，此时采用常规PID控制不能满足系统要求。本发明专利优点在于该算法设计简单，可靠性、鲁棒性、快速性和抗负载扰动的能力强，能很好地解决当前电动操作工具的不足。
3、目前市面上的电动操作工具都是通过开关柜内部辅助节点的位置变化，从而得到手车开关的位置信息，在开关柜锈蚀、操作机构卡涩等工作情况发生恶化或各种不利因素发生严重变化时，无刷直流电动机调速系统的非线性和不确定性问题就会非常突出地表现出来。由于它严重依赖于被控对象数学模型的准确性，这时常规PID控制算法无法判断手车开关是否锈蚀、闭锁等情形，难以满足系统的要求。本发明所提出的技术方案解决这一缺陷，智能判断操作情景避免人身、设备伤害。
附图说明
图1为本发明一种开关柜电动操作工具智能控制方法的结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供一种开关柜电动操作工具智能控制方法，解决的技术问题是电动操作工具智能判断操作情景，遇到操作机构锈蚀时，应继续操作，避免错误停机，提升操作风险；遇到开关柜闭锁或者操作工具脱离锁扣时，应迅速停机，避免人身伤害、电气设备损坏。
为了解决上述问题，本发明设计的方案是：设计一种便携式开关柜电动操作工具，该电动操作工具外速度环， 内电流环的双闭环控制，利用常规PID算法与模糊控制结合，针对手车开关在操作过程中出现卡涩、闭锁或者操作工具脱离锁扣的情景进行参数对比，从而针对不同的操作情景，操作工具能做出正确的处理方法。
进一步的，该一种开关柜电动操作工具智能控制方法按照如下步骤实现，如图1所示：
步骤S1：建立预设操作情境下的PID模型，得到每种预设操作情景对应的电动操作工具电机控制参数，并根据所获取的电机控制参数建立模糊PID控制器，传递函数为；
步骤S2：获取电动操作工具电机的实际转速，并与步骤S1中电机控制参数中的预设转速相减，得到转速差值，根据该转速差值获取转速差值变化量；
步骤S3：获取电机实际电流，并与该转速差值变化量相减，获取电流差值，根据该电流差值获取电流差值变化量；
步骤S4：将转速差值变化量、电流差值、电流差值变化量进行模糊化；主要作用是选定模糊控制器的输入量，并将其转换为系统可识别的模糊量，具体包含以下三步：第一，对输入量进行满足模糊控制需求的处理；第二，对输入量进行尺度变换；第三，根据具体算法以及实际环境，确定各输入量的模糊语言取值和相应的隶属度函数，然后清晰化，主要作用是将推理得到的控制量转化为控制量，输出以及，其中，为比例环节，为比例环节，一般会取得大一些，可以在两位数、三位数，可以跨数量级进行比较，而且比例环节的调整一般是在第一步进行，先于积分和微分；为积分环节，主要是为了消除稳态误差，一般选在10以内；在进行所述模糊化后，输出误差变化EC以及电机电流和转速误差的模糊化参数E&V，进行所述清晰化。
步骤S5：将电流差值、电流差值变化量以及与送入模糊PID控制器，此时模糊控制器已推算出电机工作情景，输出电动操作工具电机的输入电流。
通过上述算法，对根据电机实际的工作电流以及工作转速进行参数分析，判读电机当前处于对手车开关在工作位置、试验位置、锈蚀卡涩、闭锁、操作工具脱离锁扣中哪一情景，也即电机当前所处的状态，并根据所确定的情景，输出在该情景下的控制电流。
进一步的，在本实施例中，预设操作情景包括：手车开关在工作位置、手车开关在试验位置、手车开关锈蚀卡涩、手车开关闭锁以及操作工具脱离锁扣。所示电机控制参数包括预设电流信号以及预设转速信号。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种开关柜电动操作工具智能控制方法，其特征在于，按照如下步骤实现：
步骤S1：建立预设操作情境下的PID模型，得到每种预设操作情景对应的电动操作工具电机控制参数，并根据所获取的电机控制参数建立模糊PID控制器；
步骤S2：获取电动操作工具电机的实际转速，并与所述步骤S1中电机控制参数中的预设转速相减，得到转速差值，根据该转速差值获取转速差值变化量；
步骤S3：获取电机实际电流，并与该转速差值变化量相减，获取电流差值，根据该电流差值获取电流差值变化量；
步骤S4：将所述转速差值变化量、所述电流差值、所述电流差值变化量进行模糊化，然后清晰化，输出Δkp以及Δki，其中，Δkp为比例环节，Δki为积分环节；
步骤S5：将所述电流差值、所述电流差值变化量以及Δkp与Δki送入所述模糊PID控制器，输出电动操作工具电机的输入电流。
2.根据权利要求1所述的一种开关柜电动操作工具智能控制方法，其特征在于，所述模糊PID控制器的传递函数为G(S)＝Kp+Ki/s；其中Kp表示比例系数；Ki表示积分系数。
3.根据权利要求1所述的一种开关柜电动操作工具智能控制方法，其特征在于，所示预设操作情景包括：手车开关在工作位置、手车开关在试验位置、手车开关锈蚀卡涩、手车开关闭锁以及操作工具脱离锁扣。
4.根据权利要求1所述的一种开关柜电动操作工具智能控制方法，其特征在于，所示电机控制参数包括预设电流信号以及预设转速信号。
5.根据权利要求1所述的一种开关柜电动操作工具智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述模糊化包括如下步骤：
步骤S41：对输入量进行满足预设模糊需求的处理；
步骤S42：对所述输入量进行尺度变换；
步骤S43：确定各输入量的模糊语言取值以及相应的隶属度函数，然后清晰化。
6.根据权利要求1或5所述的一种开关柜电动操作工具智能控制方法，其特征在于，在进行所述模糊化后，输出误差变化以及电机电流和转速误差的模糊化参数，进行所述清晰化。
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