继电控制系统仿真技术研究

论文摘要

继电控制系统是最早采用的控制系统之一,其控制动作可靠、控制装置比较简单,在各种场合中得到了广泛应用。在继电控制系统的设计、运行和维护等各阶段,都需要对其进行功能分析。借助计算机对继电控制系统进行功能仿真,有利于提高工作效率、减少工程设计人员的工作负荷、提高继电控制系统的可靠性。因此,研究和设计继电控制系统的计算机仿真方法具有理论和应用价值。本文在对国内外继电控制系统计算机仿真成果进行深入研究和分析的基础上,针对继电控制系统电气联系信息提取和事件时序模拟不够完善的问题开展研究,给出了较好的解决方案,取得的成果如下:1.针对继电控制系统包含大量开关元件的特点,将其电气联系抽象为开关网络。对从广义开关网络中提取出两点间连接矩阵的方法进行了研究,利用Tarjan的拓扑图块划分算法、开关网络中的不可分二端图概念等设计了较有效的算法。在此基础上,利用开关网络的理论,较好的获得了负载元件的电气联系——开关函数。2.对于继电控制系统中事件时序的把握,我们没有拘泥于其物理上的时间次序,而是从逻辑上来考虑事件的先后相继关系,提出了逻辑清晰的“批”概念。结合继电控制系统中事件的传递方式等特性、参考逻辑仿真方法中时间映射法的基本思想,设计了事件仿真算法。3.本文利用继电控制线路的通用工程图表达方式,设计了获取继电控制系统的非电气联系和输入输出器件的算法。按照系统仿真理论,结合继电控制系统的特性,给出了对其进行功能仿真的基本框架——功能引擎。在以上工作的基础上,实现了一个利用CAD对继电控制系统进行仿真的原型系统,并对继电控制系统进行了仿真试验,验证了系统的正确性。

论文目录

• 学位论文原创性声明和版权使用授权书
• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 系统与系统仿真
• 1.3 通用开关电路仿真方法的局限性
• 1.4 继电控制系统仿真要解决的两个主要问题
• 1.4.1 控制系统仿真
• 1.4.2 两个主要问题
• 1.5 研究现状
• 1.6 本文主要工作
• 第2章 继电控制系统及本文相关理论
• 2.1 继电控制线路中的元件和联系
• 2.1.1 元件类别
• 2.1.2 电气联系——负载元件的电路拓扑
• 2.1.3 非电气联系
• 2.2 继电控制系统中的事件及其时序特性
• 2.2.1 继电控制系统中的事件
• 2.2.2 “批”概念——事件时序特性的模拟
• 2.3 开关网络基本知识
• 2.4 常用的逻辑仿真方法
• 2.4.1 电路级仿真与逻辑级仿真
• 2.4.2 常用逻辑仿真方法
• 第3章 继电控制系统仿真关键技术研究
• 3.1 从广义开关网络中提取连接矩阵的算法
• 3.1.1 开关网络中常量边可压缩的前提条件
• 3.1.2 算法思想
• 3.1.3 算法形式化描述
• 3.2 获取两点间的最小连接矩阵
• 3.2.1 不可分二端图
• 3.2.2 Tarjan 拓扑图块划分算法基本思想
• 3.2.3 获取两点间最小连接矩阵的算法
• 3.2.4 算法运行实例
• 3.3 ‘时间片’事件驱动算法
• 3.4 “批”概念下的事件仿真算法
• 3.4.1 各元件上的事件及元件状态存在期
• 3.4.2 事件仿真算法基本思想
• 3.4.3 算法描述
• 3.4.4 事件仿真实例
• 第4章 继电控制仿真系统设计与实现
• 4.1 计算负载元件的开关函数
• 4.1.1 负载元件的开关函数
• 4.1.2 计算负载元件的开关函数
• 4.2 获取继电控制线路的非电气联系和输入输出
• 4.3 功能分析中用到的数据结构
• 4.3.1 功能引擎介绍
• 4.3.2 功能分析中用到的数据结构
• 4.4 原型系统实现及功能仿真过程
• 4.4.1 仿真原型系统实现
• 4.4.2 功能仿真过程
• 4.4.3 一个实例
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间完成的论文和参加的项目
• 致谢