专利名称：基于蒙特卡洛模拟的接触器释放时间合格率预测方法
技术领域：
本发明属于接触器领域，涉及一种释放时间合格率计算方法，具体说就是基于蒙特卡洛模拟的接触器释放时间合格率分析方法。
背景技术：
释放时间是接触器最重要的基本参数，是决定接触器通断电流能力的重要因素，可直接根据该参数决定接触器是否合格。《TB/T2767-2010机车车辆用直流接触器》第7.2.6条明确规定“制造商应给出接触器在额定控制电源电压和标称气压下的释放时间”。但在实际的产品开发中，由于现实机构的复杂性，各种参数包括尺寸参数、设计参数和调整参数都会对释放时间产生一定的影响，因此需要在设计阶段确定影响该参数的主要因素，并能通过一定的方式方法在实际产品生产前就模拟计算其释放时间的合格率，从而通过改变部分因素的容差范围控制释放时间的合格率，使接触器的生产效益达到最大。在现有接触器的设计过程中，是在接触器的设计图纸处理来之后，根据设计图纸加工制作出多个样品，然后对制作出来的多个样品采用测试设备进行释放时间的测试，进而才能够验证设计的参数是否合理，如果不合理，就需要修改图纸，然后重新加工制作样品、再做实验，这就导致 了设计周期延长以及设计和测试成本比较高。
发明内容
本发明的目的在于解决现有接触器的设计过程中，需要根据设计图纸将样品制作出来才能够对释放时间的参数进行检验的方法存在设计周期长以及加工制作样品导致设计和测试成本高的问题，本发明提供一种释放时间合格率基于蒙特卡洛模拟的接触器释放时间合格率预测方法。本发明所述的基于蒙特卡洛模拟的接触器释放时间合格率预测方法的步骤如下:步骤一:根据设计文件和工艺图纸获得对接触器的释放时间有影响的尺寸参数设计值、设计参数设计值和调整参数设计值及每个参数的容差范围，根据独立同分布的中心极限定理利用MATLAB产生N组在容差范围内变化并符合正态分布的尺寸参数、设计参数和调整参数三类参数组合，参数N为大于等于1000的整数；步骤二:将以上N组三类参数组合依次作为接触器释放时间获取模块的输入参数，获得N组释放时间特性参数；步骤三:对获得的N组释放时间参数进行分析，计算获得概率密度函数、参数期望和均方差，进而获得N组释放时间参数的分布特性；步骤四:根据接触器的设计参数中的性能指标要求确定释放时间判别界限，利用Simpson法则根据步骤三获得的N组释放时间参数的分布特性计算接触器释放时间合格率。所述接触器释放时间获取模块采用软件技术实现，该模块的工作过程包括如下为步骤:步骤A、设置接触器模型计算参数初始化特性参数；步骤B、由前一时刻线圈电压、电流和磁链积分求当前时刻磁链；步骤C、由线圈磁链、衔铁位移查对照表获得线圈电流；步骤D、由步骤C获得的线圈电流、衔铁位移查对照表获得电磁吸力；步骤E、由衔铁位移计算机械弹簧反力f=k.x+cd.V公式中k、cd分别表示弹簧刚度和弹簧阻尼，X、V分别表示弹簧的衔铁位移和衔铁速度；步骤F、采用四阶龙格-库塔法求解机械运动微分方程组，所述机械运动微分方程组为:
权利要求
1.一种基于蒙特卡洛模拟的接触器释放时间合格率预测方法，其特征在于:步骤如下: 步骤一:根据设计文件和工艺图纸获得对接触器的释放时间有影响的尺寸参数设计值、设计参数设计值和调整参数设计值及每个参数的容差范围，根据独立同分布的中心极限定理利用MATLAB产生N组在容差范围内变化并符合正态分布的尺寸参数、设计参数和调整参数三类参数组合，参数N为大于等于1000的整数； 步骤二:将以上N组三类参数组合依次作为接触器释放时间获取模块的输入参数，获得N组释放时间特性参数； 步骤三:对获得的N组释放时间参数进行分析，计算获得概率密度函数、参数期望和均方差，进而获得N组释放时间参数的分布特性； 步骤四:根据接触器的设计参数中的性能指标要求确定释放时间判别界限，利用Simpson法则根据步骤三获得的N组释放时间参数的分布特性计算接触器释放时间合格率。
2.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛模拟的接触器释放时间合格率预测方法，其特征在于:所述接 触器释放时间获取模块采用软件技术实现，该模块的工作过程包括如下为步骤: 步骤A、设置接触器模型计算参数初始化特性参数； 步骤B、由前一时刻线圈电压、电流和磁链积分求当前时刻磁链； 步骤C、由线圈磁链、衔铁位移查对照表获得线圈电流； 步骤D、由步骤C获得的线圈电流、衔铁位移查对照表获得电磁吸力； 步骤E、由衔铁位移计算机械弹簧反力 f=k.x+cd.V 公式中k、Cd分别表示弹簧刚度和弹簧阻尼，X、V分别表示弹簧的衔铁位移和衔铁速度； 步骤F、采用四阶龙格-库塔法求解机械运动微分方程组，所述机械运动微分方程组为:
3.根据权利要求2所述的一种基于蒙特卡洛模拟的接触器释放时间合格率预测方法，其特征在于:所述对照表是接触器的线圈磁链关于线圈电流和衔铁位移的二维表，该对照表是通过下述步骤获得的: 步骤H、根据接触器的电磁机构的设计图纸在UG软件中建立电磁机构三维模型； 步骤1、通过软件有限元软件FLUX根据电磁机构的三维模型，计算获得多组接触器的线圈电流、衔铁位移、电磁吸力和磁链； 步骤J、根据步骤I获得多组接触器的线圈电流、衔铁位移、电磁吸力和磁链参数构建对照表。
4.根据权利要求3所述的一种基于蒙特卡洛模拟的接触器释放时间合格率预测方法，其特征在于:步骤I所述的通过软件有限元软件FLUX根据电磁机构的三维模型，计算获得多组接触器的线圈磁链、线圈电流和衔铁位移的过程为: 步骤I1、采用有限元软件FLUX根据电磁机构的三维模型建立几何模型，并对该几何模型划分有限元网格； 步骤12、根据电磁机构的实际物理特性设置步骤Il中各个有限元网格的物理属性； 步骤13、对设置完物理属性的几何模型进行静态特性仿真，仿真时输入多组的线圈电流值和对应的尺寸参数，所述电流值由电压除以接触器的设计参数中的线圈电阻获得；通过仿真获得每组线圈电流值和尺寸参数对应的衔铁位移、电磁吸力和磁链。
5.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛模拟的接触器释放时间合格率预测方法，其特征在于:步骤四中所述的利用Simpson法则根据步骤三获得的N组释放时间参数的分布特性计算接触器释放时间合格率的过程为:首先计算得到N组释放时间数据的期望和方差，然后根据已有的释放时间合格范围确定Simpson法则计算所需上下限值，最后采用所述法则在上下限值内积分获得接触器释放时间合格率。
全文摘要
基于蒙特卡洛模拟的接触器释放时间合格率预测方法，属于接触器检测技术领域。本发明解决了现有接触器设计过程中对释放时间参数进行检验的方法存在的需要加工制作样品导致设计和测试成本高和设计周期长的问题。本发明根据接触器设计文件确定对释放时间有影响的三种参数设计值及上下限、采用独立同分布的中心极限定理利用MATLAB产生N组参数组合；然后根据该N组参数组合获得N组释放时间特性参数；进而获得释放时间参数的分布特性；最后根据该分布特性和接触器的释放时间设计参数利用Simpson法则获得接触器释放时间合格率。本发明适用于在接触器的设计环节对接触器释放时间的合格率进行预测分析，进而为接触器的设计者提供修正设计参数的依据。
文档编号G06F17/50GK103218503SQ20131017791
公开日2013年7月24日 申请日期2013年5月14日 优先权日2013年5月14日
发明者杨文英, 周学, 周志凯, 陈默, 周文博, 翟国富 申请人:哈尔滨工业大学