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煤矿智能电子保护插件测试系统及其建模的研究

2020-12-02阅读(601)

煤矿智能电子保护插件测试系统及其建模的研究

论文摘要

随着煤矿安全生产标准化和电气自动化的进一步发展与提高,煤矿井下电气设备使用了越来越多的电子保护插件,但是现存的电子保护插件测试设备,功能单一,其程序既繁琐又不太准确,因此,研制一种通用的煤矿电子保护插件测试系统有着迫切的社会需要和可观的经济效益。在电子保护插件的测试系统设计过程中,存在着大量的离散事件和连续事件,这个过程具有典型的混杂特性,难以得出具体的数学模型。混杂Petri网是离散事件系统和连续时间系统在同一层次的直接交互,作为一种“数形”结合的建模工具尤其适用于具有混杂特性的系统建模。因此,本文应用混杂Petri网的理论,分别对测试系统关键元件及其测试过程进行了建模分析,同时扩展了混杂Petri网在煤矿电子保护插件测试系统设计中的应用。本文的主要工作有以下几个方面:(1)针对目前煤矿电子保护插件测试设备的现状,设计了适用于矿用电子保护插件检测的煤矿智能电子保护插件测试系统的硬件部分;(2)结合国内外混杂系统理论的研究成果,对测试过程的混杂特性进行了分析,并探讨了混杂Petri网在混杂系统建模领域中所具有的特殊优势;(3)详细地介绍了混杂Petri网的相关知识,结合对测试过程的混杂特性分析,构建了测试系统各个测试模块的混杂Petri网模型;然后利用Stateflow生成的监控逻辑直接嵌入到Simulink模型的方法,对测试模块的混杂Petri网模型进行了阐述,非常有效地对混杂Petri网进行仿真与分析。仿真结果表明,所建立的混杂Petri网模型能够非常准确的描述整个测试过程的动态变化;(4)引入了混杂Petri网模型与软件设计交互思维编制程序的方法,详细地设计了煤矿智能电子保护插件测试系统的软件部分。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 绪论
  • 1.1 论文研究的背景和意义
  • 1.2 论文研究的主要内容概述
  • 1.3 国内外研究现状
  • 2 智能电子保护插件测试系统硬件设计
  • 2.1 电子保护插件测试系统的结构
  • 2.2 综合测试台
  • 2.3 工控机和数据采集系统
  • 2.4 大电流发生器
  • 2.5 模块测试过程
  • 2.5.1 电动机综合保护器测试
  • 2.5.2 真空接触器测试
  • 2.5.3 绝缘耐压测试
  • 2.6 小结
  • 3 混杂系统理论与测试系统的混杂特性
  • 3.1 混杂系统研究的主要方面
  • 3.2 混杂系统结构及特点
  • 3.2.1 混杂系统结构
  • 3.2.2 混杂系统特点
  • 3.3 混杂系统分类
  • 3.4 混杂系统的建模方法
  • 3.4.1 层次结构模型
  • 3.4.2 关系结构模型
  • 3.5 测试系统混杂特性分析
  • 3.6 小结
  • 4 混杂 Petri 网的基本理论
  • 4.1 自主 Petri 网
  • 4.1.1 Petri 网的基本概念
  • 4.1.2 Petri 网定义
  • 4.1.3 自主Petri 网的性质
  • 4.1.4 Petri 网的分析方法
  • 4.2 非自主 Petri 网
  • 4.2.1 时延Petri 网
  • 4.2.2 受控Petri 网
  • 4.2.3 带抑制弧的时间Petri 网
  • 4.3 连续 Petri 网
  • 4.4 混杂 Petri 网
  • 4.4.1 基本混杂Petri 网定义
  • 4.4.2 时延混杂Petri 网
  • 4.4.3 混杂Petri 网性质
  • 4.5 小结
  • 5 智能电子保护插件测试系统HPN 模型与仿真分析
  • 5.1 基于混杂 Petri 网的建模方法
  • 5.1.1 数学模型的Petri 网表示
  • 5.1.2 HPN 建模步骤
  • 5.2 电子插件测试系统的HPN 模型
  • 5.2.1 电子插件测试系统硬件的Petri 网模型
  • 5.2.2 电子插件测试系统测试过程的HPN 模型
  • 5.3 基于 Matlab/Simulink 的混杂 Petri 网仿真技术
  • 5.3.1 Simulink 与状态流机（Stateflow machine）
  • 5.3.2 Stateflow 中的元素
  • 5.3.3 Stateflow 和Simulink 的结合
  • 5.4 基于 Stateflow 技术的测试系统混杂模型仿真分析
  • 5.4.1 基于Stateflow 框图的Matlab/Simulink 仿真模型
  • 5.4.2 耐压测试过程HPN 模型的仿真分析
  • 5.5 小结
  • 6 智能电子保护插件测试系统的软件设计
  • 6.1 电子插件测试系统主要环节HPN 模型
  • 6.2 设计思想
  • 6.3 电动机综合保护器测试模块子程序
  • 6.4 真空接触器测试模块子程序
  • 6.5 测试系统软件的操作流程
  • 6.6 小结
  • 7 总结与展望
  • 7.1 本文的结论及创新点
  • 7.2 后续展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况说明

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