一种电气控制电路仿真系统的制作方法

本发明涉及电路仿真技术领域，具体涉及一种电气控制电路仿真系统。

背景技术：

电气工程、自动化专业教学均涉及有电气控制环节。为进一步的理解电气控制电路的原理或验证电气控制电路的可行性，需在传统的硬件实验室的电气实验装置上按照电气原理图手动接线，然后上电运行。这种方式缺点明显，主要表现在：（1）大部分的电气控制系统接线复杂，验证电气原理图需消耗大量的时间进行线路连接，导致效率低下；（2）由于需对电气设备进行导线连接，使得师生不可避免的面临着强电的威胁，因此存在较多的不安全的因素；（3）大多数院校的实验室经费以及实验设备的数量有限，因而在实验时只能几个人一组一起完成实验，导致实验时过于拥挤；（4）电路的仿真分析结果只能以电路现象的方式进行反馈，其中涉及到的电气参数需通过师生的自行计算，费时费力的同时很容易无法获取到正确的电气参数，从而导致试验的失败。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种电气控制电路仿真系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种电气控制电路仿真系统，包括：

三维模型搭建模块，用于根据录入的电气控制电路图实现电路三维模型的搭建；

虚拟作动器，与三维模型搭建模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对电路三维模型进行变动；

仿真分析模块，用于根据录入的电气控制电路控制目标参数调用对应的仿真分析算法驱动虚拟作动器实现电路三维模型的仿真分析；

虚拟传感器，为在电路三维模型中插入的可以直接获取相应的结果的逻辑单元，用于以电气参数的方式实现仿真分析结果的直接显示；

修正指导模块，在仿真分析的结果落入预设的危险门限时启动，用于根据仿真分析的结果输出对应的电气控制电路的修正指导意见。

进一步地，所述三维模型搭建模块基于dssdinception_v3模型实现电气控制电路图中电子元件、导线、控制对象、控制对象连接方式、电子元件连接方式的识别，然后根据识别结果调用对应的电子电路元件模型、控制对象模型及导线模型，实现电路三维模型的搭建。

进一步地，所述仿真分析模块包括设计变量、设计目标以及设计约束，与仿真分析算法中的相关元素有着直接或间接的对应关系，所述仿真分析模块通过驱动虚拟作动器循环执行仿真分析算法获取仿真分析结果，并将获取到的仿真分析的结果直接反馈至虚拟传感器，经虚拟传感器直接显示。

进一步地，所述修正指导模块基于模糊神经网络算法根据落入危险门限的仿真分析结果以及预录入的电气控制电路控制目标参数编制对应的电气控制电路的修正指导意见。

进一步地，还包括：

全息投影模块，由透明箱体、内嵌安装在透明箱体内的空气屏幕生成系统、若干组3d投影仪和素材数据库构成，用于根据中央处理器实现整个仿真过程中电路三维模型的动态全息投影；还用于在全息投影时，基于仿真分析的结果调用对应的电路现象素材营造相应的电路现象。

进一步地，还包括：

脚本录制模块，用于通过脚本录制的方式实现电气控制电路整个仿真分析过程数据的录制；

可视化回放模块，用于通过脚本回放的方式实现整个电气控制电路仿真过程的回放。

进一步地，还包括：

电路图审核模块，用于根据预设的电路连接规则实现电气控制电路图中各个电子元件连接关系的审核，并标出存在异常的电路连接位置。

本发明具有以下有益效果：

1）通过三维模型搭建模块可实现当前实验项目所需的电路三维模型的搭建，避免了使用实际电气设备搭建电路的效率低下、存在安全隐患的问题；

2）通过虚拟作动器、仿真分析模块、虚拟传感器的设计，在实现了电气控制电路仿真分析的同时，可以直接获得电路分析结果对应的电气参数，从而便于师生直观的了解当前电气控制电路所存在的问题，达到实验、教学的目的；

3）基于全息投影技术进行仿真分析过程的投放，从而可以直观逼真的实现电气控制电路仿真分析过程和仿真分析结果的反馈。

4）系统自带仿真分析过程可视化回放功能，从而可以便于学生反复观看，达到学习的目的。

5）为每一个落入危险门限的仿真分析结果配置对应的修订指导方案，指导学生进行电气控制电路的针对性修改，从而加深学生对电气控制电路的学习。

附图说明

图1为本发明实施例1一种电气控制电路仿真系统的系统框图。

图2为本发明实施例2一种电气控制电路仿真系统的系统框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供了一种电气控制电路仿真系统，包括：

人机交互模块，用于注册登录，并实现电气控制电路图、电气控制电路控制目标参数的录入；

三维模型搭建模块，用于根据录入的电气控制电路图实现电路三维模型的搭建；

虚拟作动器，与三维模型搭建模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对电路三维模型进行变动；

仿真分析模块，用于根据录入的电气控制电路控制目标参数调用对应的仿真分析算法驱动虚拟作动器实现电路三维模型的仿真分析；

虚拟传感器，为在电路三维模型中插入的可以直接获取相应的结果的逻辑单元，用于以电气参数的方式实现仿真分析结果的直接显示；

修正指导模块，在仿真分析的结果落入预设的危险门限时启动，用于根据仿真分析的结果输出对应的电气控制电路的修正指导意见；

全息投影模块，由透明箱体、内嵌安装在透明箱体内的空气屏幕生成系统、若干组3d投影仪和素材数据库构成，用于根据中央处理器实现整个仿真过程中电路三维模型的动态全息投影；还用于在全息投影时，基于仿真分析的结果调用对应的电路现象素材营造相应的电路现象；

中央处理模块，用于协调上述模块工作。

本实施例中，所述三维模型搭建模块基于dssdinception_v3模型实现电气控制电路图中电子元件、导线、控制对象、控制对象连接方式、电子元件连接方式的识别，然后根据识别结果调用对应的电子电路元件模型、控制对象模型及导线模型，实现电路三维模型的搭建。

本实施例中，所述仿真分析模块包括设计变量、设计目标以及设计约束，与仿真分析算法中的相关元素有着直接或间接的对应关系，所述仿真分析模块通过驱动虚拟作动器循环执行仿真分析算法获取仿真分析结果，并将获取到的仿真分析的结果直接反馈至虚拟传感器，经虚拟传感器直接显示。

本实施例中，所述修正指导模块基于模糊神经网络算法根据落入危险门限的仿真分析结果以及预录入的电气控制电路控制目标参数编制对应的电气控制电路的修正指导意见。

实施例2

如图2所示，本发明实施例提供了一种电气控制电路仿真系统，包括：

人机交互模块，用于注册登录，并实现电气控制电路图、电气控制电路控制目标参数的录入；

电路图审核模块，用于根据预设的电路连接规则实现电气控制电路图中各个电子元件连接关系的审核，并标出存在异常的电路连接位置；工作时，首先，基于dssdinception_v3模型实现电气控制电路图中电子元件、导线、控制对象、控制对象连接方式、电子元件连接方式的识别，然后基于预设的电路连接规则实现控制对象连接方式、电子元件连接方式的审核；

三维模型搭建模块，用于根据录入的电气控制电路图实现电路三维模型的搭建；

虚拟作动器，与三维模型搭建模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对电路三维模型进行变动；

仿真分析模块，用于根据录入的电气控制电路控制目标参数调用对应的仿真分析算法驱动虚拟作动器实现电路三维模型的仿真分析；

虚拟传感器，为在电路三维模型中插入的可以直接获取相应的结果的逻辑单元，用于以电气参数的方式实现仿真分析结果的直接显示；

修正指导模块，在仿真分析的结果落入预设的危险门限时启动，用于根据仿真分析的结果输出对应的电气控制电路的修正指导意见；

全息投影模块，由透明箱体、内嵌安装在透明箱体内的空气屏幕生成系统、若干组3d投影仪和素材数据库构成，用于根据中央处理器实现整个仿真过程中电路三维模型的动态全息投影；还用于在全息投影时，基于仿真分析的结果调用对应的电路现象素材营造相应的电路现象；

脚本录制模块，用于通过脚本录制的方式实现电气控制电路整个仿真分析过程数据的录制；

可视化回放模块，用于通过脚本回放的方式实现整个电气控制电路仿真过程的回放。

中央处理模块，用于协调上述模块工作。

本实施例中，所述三维模型搭建模块基于dssdinception_v3模型实现电气控制电路图中电子元件、导线、控制对象、控制对象连接方式、电子元件连接方式的识别，然后根据识别结果调用对应的电子电路元件模型、控制对象模型及导线模型，实现电路三维模型的搭建。

本实施例中，所述仿真分析模块包括设计变量、设计目标以及设计约束，与仿真分析算法中的相关元素有着直接或间接的对应关系，所述仿真分析模块通过驱动虚拟作动器循环执行仿真分析算法获取仿真分析结果，并将获取到的仿真分析的结果直接反馈至虚拟传感器，经虚拟传感器直接显示。

本实施例中，所述修正指导模块基于模糊神经网络算法根据落入危险门限的仿真分析结果以及预录入的电气控制电路控制目标参数编制对应的电气控制电路的修正指导意见。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。