智能控制理论与智能电器教学的融合.pdf

第卷 第期 年月：智 能 控 制 理 论 与 智 能 电 器 教 学 的 融 合汤 龙 飞，陈炜，许 志 红，（福 州 大 学电 气 工 程 与 自 动 化 学 院；智 能 配 电 网 装 备 福 建 省 高 校 工 程 研 究 中 心，福 州）摘要：以 智 能 电 器 课 程 为 载 体，将 自 动 控 制 理 论 引 入 智 能 电 器 的 教 学 中，采 用 生动、直 观 的 方 式 给 学 生 展 现 艰 涩 的 控 制 理 论 转 化 成 实 际 控 制 方 案 的 过 程。采 用 神经 网 络 构 建 接 触 器 的 电 磁 吸 力 实 时 观 测 器，结 合 三 位 式 滞 环 控 制 方 法，实 现 接 触 器的 直 接 吸 力 闭 环 控 制。采 用 联 合 仿 真 及 快 速 控 制 原 型 验 证 系 统，直 观 呈 现 智 能 控制 理 论 到 实 际 控 制 方 案 的 逐 步 转 化 过 程，不 仅 便 于 学 生 理 解 枯 燥 的 自 动 控 制 原 理，同 时 有 助 于 智 能 电 器 实 践 教 学 的 逐 级 深 入 开 展，实 现 理 论 与 实 践 的 融 合。关 键 词：智 能 电 器；智 能 控 制 理 论；接 触 器；神 经 网 络；吸 力 观 测 器；直 接 吸 力控 制中 图 分 类 号：文 献 标 志 码：文 章 编 号：（），（；，）：“”，：；收 稿 日 期：基 金 项 目：福 建 省 自 然 科 学 基 金 项 目（）；福 建 省 科 技 厅高 校 产 学 合 作 项 目（）作 者 简 介：汤 龙 飞（），男，江 苏 徐 州 人，博 士，教 授，研 究 方 向为 智 能 电 器 及 其 在 线 监 测。：；：引言电 器 控 制 技 术 是 伴 随 着 自 动 控 制 理 论 的 发 展 而 逐步 发 展 的。从 经 典 控 制 理 论 到 现 代 控 制 理 论，再 到 智能 控 制 理 论，各 种 自 动 控 制 理 论 被 逐 步 应 用 到 开 关 电器 控 制 领 域，提 高 了 电 器 的 智 能 化 水 平 及 分 合 闸 能 力，第卷进 而 提 高 电 力 系 统 的 控 制 灵 活 性 及 安 全 稳 定 性。经 典 控 制 理 论 以 拉 普 拉 斯 变 换 为 数 学 工 具，以 单输 入 单 输 出 的 线 性 定 常 系 统 为 主 要 研 究 对 象，将 描 述系 统 的 微 分 方 程 或 差 分 方 程 变 换 到 复 数 域 中，得 到 系统 传 递 函 数，并 以 此 为 基 础 在 频 域 中 对 系 统 进 行 分 析与 设 计，确 定 控 制 器 的 结 构 和 参 数。文 献 中 采用 经 典 控 制 理 论 及拓 扑 设 计 了 接 触 器 的 电 流 闭环控 制 方 案，该 方 案 将 接 触 器 电 磁 回 路 看 作 恒 定阻 感 负 载，构 建 闭 环 控 制 系 统 的 小 信 号 模 型，采 用 交 流扫 描 得 到 系 统 伯 德 图，分 析 系 统 的 相 位 裕 度 及 幅 值 裕度，进 而 设 计 补 偿 网 络，兼 顾 电 流 闭 环 控 制 系 统 的 动 态性 能 及 稳 定 性；文 献 中 采 用 可 级 联 的 升 压 电 路 及馈 能 去 磁 电 路，在 电 流 闭 环 基 础 上 实 现 了 接 触 器 超 宽电 压 输 入 下 的 低 噪 声 运 行 及 分 断 速 度 调 节，之 后 同 样将 接 触 器 视 作 恒 定 阻 感 负 载，采 用 小 信 号 分 析 方 法 来设 计 控 制 系 统 的 补 偿 网 络。因 此，经 典 控 制 理 论 应 用于 接 触 器 的 控 制 领 域 中 实 现 了 其 线 圈 电 流 的 闭 环 控制，但 在 设 计 补 偿 网 络 时 需 将 接 触 器 电 磁 回 路 视 作 恒定 阻 感，即 假 设 为 线 性 定 常 系 统，与 接 触 器 动 作 过 程 的实 际 工 况 有 较 大 出 入。现 代 控 制 理 论 以 线 性 代 数 和 微 分 方 程 为 数 学 工具，以 状 态 空 间 法 为 基 础，从 时 域 角 度 来 分 析 与 设 计 控制 系 统。状 态 空 间 法 不 仅 描 述 了 系 统 的 外 部 特 性，还揭 示 了 系 统 的 内 部 状 态。现 代 控 制 理 论 的 目 标 是 在 揭示 系 统 内 在 规 律 的 基 础 上，实 现 系 统 的 最 优 化，其 主 要分 支 有：线 性 系 统 理 论、最 优 滤 波 理 论、系 统 辨 识、最 优控 制、自 适 应 控 制 及 非 线 性 系 统 理 论。文 献 中 采 用 状 态 空 间 法 列 写 接 触 器 保 持 过 程 的 状 态 空 间 表达 式，构 建 保 持 磁 链 的 闭 环 状 态 观 测 器，结 合 起 动 及 分断 过 程 的 积 分 磁 链 观 测 器，实 现 了 接 触 器 磁 链 的 全 程观 测，之 后 用 作 负 反 馈 形 成 磁 链 闭 环 控 制 系 统，实 现 了接 触 器 激 磁 磁 链 的 直 接 控 制。文 献 中 采 用 加 权 移动 平 均 滤 波 器 对 接 触 器 的 线 圈 电 流 和 电 压 进 行 滤 波，来 准 确 捕 捉 动 静 铁 心 的 闭 合 时 刻 及 此 时 的 电 流 值，据此 降 低 保 持 电 流，实 现 自 适 应 节 能 控 制。文 献 中对 接 触 器 线 圈 电 压 的 幅 值 与 作 用 时 间 进 行 模 型 预 测 控制，以 响 应 时 间 最 短 为 优 化 准 则，同 时 确 保 动 静 触 头 相接 触 时 速 度 为 零，实 现 触 头 弹 跳 抑 制。文 献 中 基于 批 次 对 批 次（，）控 制 方 式 对 接 触 器的 吸 合 过 程 展 开 研 究，引 入 损 失 函 数 对 历 史 操 作 信 息进 行 反 馈 评 估 与 分 析，滚 动 优 化 过 程 模 型 并 调 整 控 制决 策，有 效 减 小 了 接 触 器 的 动 作 分 散 性 并 抑 制 触 头 弹跳。文 献 中 设 计 兼 顾 快 速 动 作 和 弹 跳 抑 制 的 接触 器 吸 合 过 程 电 流 闭 环 控 制 序 列，寻 找 线 圈 电 流 与 动作 时 间 的 直 接 关 系，之 后 引 入 无 模 型 自 适 应 控 制 对 电磁 机 构 吸 合 过 程 进 行 在 线 优 化，以 抑 制 动 作 分 散 性 及触 头 弹 跳。以 上 基 于 现 代 控 制 理 论 的 接 触 器 控 制 方 案均 不 同 程 度 地 优 化 了 起 动 性 能，但 仍 无 法 对 接 触 器 的电 磁 力、位 移 及 速 度 构 成 直 接 的 闭 环 控 制。智 能 控 制 是 控 制 理 论 发 展 的 高 级 阶 段，将 人 工 智能 技 术 及 运 筹 学 优 化 方 法 与 控 制 理 论 结 合，在 未 知 环境 下 仿 效 人 或 生 物 的 智 能，实 现 对 系 统 的 控 制，主 要 涵盖 模 糊 控 制、专 家 系 统、神 经 网 络、遗 传 算 法 等 学 科 领域。智 能 控 制 理 论 应 用 于 电 器 实 时 控 制 的 研 究 尚少，大 部 分 人 工 智 能 方 法 仅 用 于 电 器 的 故 障 诊 断 及 状态 预 测。文 献 中 根 据 位 移 传 感 器 测 得 的 信号，采 用 带 自 调 整 函 数 的 模 糊 算 法 来 控 制 永 磁 机 构 的激 磁 电 流，使 断 路 器 按 给 定 曲 线 动 作，提 高 合 闸 稳 定性。文 献 中 采 用 神 经 网 络 估 计 接 触 器 动 铁 心 的运 动 速 度，之 后 采 用 模 糊 控 制 逐 次 调 整 线 圈 强 激 磁 电流 的 作 用 时 间，使 合 闸 速 度 逐 次 趋 近 于 给 定 值。以 上两 种 控 制 方 法 初 步 实 现 了 开 关 电 器 位 移 及 速 度 的 闭 环调 整。接 触 器 动 作 过 程 是 一 个 复 杂 的 非 线 性、强 耦 合 且快 速 时 变 的 系 统，无 法 采 用 经 典 及 现 代 控 制 理 论 建 立其“精 确 的 实 时 解 析 模 型”，制 约 着 接 触 器 的 高 性 能 控制，而 智 能 控 制 理 论 恰 恰 擅 长 解 决 此 类 问 题。因 此，本文 引 入 神 经 网 络 对 接 触 器 电 磁 机 构“二 元 一 一 对 应”的 静 态 机 电 关 系 进 行 映 射，构 建 电 磁 吸 力 观 测 器；采 用三 位 式 滞 环 控 制 器 构 建 接 触 器 直 接 吸 力 闭 环 控 制 策略，实 现 接 触 器 电 磁 吸 力 的 精 确 控 制。整 个 控 制 方 案采 用 灵 活、直 观 地 联 合 仿 真 及 快 速 控 制 原 型 验 证 系 统予 以 实 现，展 示 控 制 原 理 的 实 现 过 程，并 方 便 控 制 方 案的 改 写，用 于 进 一 步 自 主 探 索 智 能 控 制 理 论 在 智 能 电器 中 的 应 用。接 触 器 静 态 机 电 关 系 映 射 神 经 网 络 映 射 原 理利 用 有 限 元 软 件 构 建 接 触 器 仿 真 模 型，在 每 个 不同 的 固 定 动 铁 心 位 移 下 加 载 一 系 列 的 线 圈 电 流 值，得到 接 触 器 静 态 磁 链 及 吸 力 数 据，并 将 其 绘 制 到 图所示 三 维 图 中。以 线 圈 电 流，磁 链约 束 对 为 底 面，穿 竖 直 直 线，有 唯 一 的 电 磁 吸 力与 之 对 应，即 存 在着（，）“二 元 一 一 对 应”的 非 线 性 静 态 映 射 关系。而 神 经 网 络 具 有 强 大 的 非 线 性 拟 合 能 力，可 对 该图静 态 机 电 数 据 对 应 关 系第期汤 龙 飞，等：智 能 控 制 理 论 与 智 能 电 器 教 学 的 融 合映 射 关 系 进 行 拟 合，实 现 已 知 接 触 器 的 线 圈 电 流 及 磁路 磁 链 估 计 电 磁 吸 力，进 而 构 建 基 于 神 经 网 络 的 吸 力实 时 观 测 器。采 用 图所 示 的 单 隐 含 层神 经 网 络 即 可 满 足接 触 器 静 态 映 射 关 系 拟 合 精 度 的 要 求，同 时 便 于 实 时应 用。两 个 输 入 节 点及经 隐 含 层 神 经 元 权 值与 阈 值叠 加 后 输 入 激 活 函 数计 算，输 出；之后作 为 输 出 层 网 络 的 输 入，经 输 出 层 权 值与 阈值的 叠 加 及 激 活 函 数 的 计 算 即 可 输 出 观 测 吸 力，具 体 计 算 过 程 为：()()（）式 中：为 输 入 层 的 输 入 信 号，即 线 圈 电 流 及 磁 链；为 设 定 的 隐 含 层 节 点 个 数。图 神 经 网 络 模 型 结 构 计 算 观 测 值与 期 望 输 出的 误 差，并 进 行 反向 传 播：根 据 误 差 的 大 小 和 方 向，采 用“梯 度 下 降 法”修 正 神 经 网 络 的 权 值 及 阈 值，直 至 达 到 预 先 设 定 的 最大 训 练 次 数 或 输 出 误 差 满 足 要 求。训 练 完 成 后 即 可 根据 输 入 的（，）映 射 出 电 磁 吸 力。电 磁 吸 力 实 时 观 测 器 构 建利 用 上 述神 经 网 络 的 高 精 度 映 射 能 力 构 建 电磁 吸 力 实 时 观 测 器，由 图可 见，将 电 磁 系 统（，）的 一 系 列 静 态 数 据 作 为 二 元 输 入，电 磁 吸 力作 为 期 望 输 出，对神 经 网 络 进 行 离 线 训 练，训 练 完成 后 进 行 嵌 入 式 改 写 即 可 用 于 静 态 机 电 关 系 的 实 时 映射。根 据 公 式：（）（）（）式 中：为 离 线 测 量 的 接 触 器 线 圈 电 阻；为 观 测 器工 作 的 时 间，初 始 磁 链、线 圈 电 压及 线 圈 电 流皆 为。构 建 磁 链 观 测 器，仅 需 利 用 传 感 器 采 集 接 触器 的 线 圈 电 压和 线 圈 电 流即 可 实 时 计 算 磁 链。最 后，将、输 入 到 嵌 入 式 神 经 网 络 模 型，即 可实 时 映 射 出，完 成 吸 力 实 时 观 测 器 的 构 建。图电 磁 吸 力 实 时 观 测 器 原 理 吸 力 观 测 器 中神 经 网 络 的 离 线 训 练 可 利 用软 件 的神 经 网 络 工 具 箱 方 便 地 完 成，如图所 示，将 静 态 数 据（，）作 为 样 本，取 其 中的用 于 训 练，剩 下用 于 检 验。设 置神 经 网络 为 单 隐 含 层 结 构，其 中 隐 含 层 的 神 经 元 个 数 为；激 活 函 数 采 用 双 曲 正 切 函 数（）；训 练 函 数 采 用算 法（误 差 梯 度 下 降 法）；学 习 率设 为；训 练 的 最 小 性 能 精 度设 为；最大 连 续 验 证 误 差 不 减 小 次 数设 为次；训 练的 最 大 终 止 次 数 设 为 次。图 神 经 网 络 训 练 过 程 神 经 网 络 拟 合 精 度 采 用 均 方 误 差来 表 示，在误 差 梯 度 曲 线 连 续 第次 迭 代 不 再 下 降 时，训 练 终止。整 个 过 程 的 训 练 次 数 为次，时 间 仅 用，最 小 值 达 到 ，满 足 拟 合 精 度 要 求，离 线 训练 完 成。提 取 神 经 网 络 模 型 的 前 向 网 络，包 括 各 网 络第卷层 的 权 值 与 阈 值，按 照 式（）的 计 算 结 构 改 写 成 嵌 入式 形 式，即 可 实 现 对 难 以 直 接 测 量 的 接 触 器 电 磁 吸 力的 实 时 观 测。之 后 将 其 用 作 反 馈 信 号，构 建 接 触 器的 高 性 能 闭 环 控 制 策 略。接 触 器 直 接 吸 力 闭 环 控 制 原 理 线 圈 驱 动 原 理驱 动 电 路 采 用 非 对 称 半 桥 结 构，如 图所 示，分 为励 磁、续 流 以 及 去 磁种 状 态。交 流 电 压（）经整 流 桥 及 滤 波 电 容作 用 后 输 出 直 流 电 压，用 作驱 动 电 路 的 输 入 电 源。、为 电 子 开 关 管，、为快 恢 复 二 极 管。当 上 下 桥 臂 开 关 管、同 时 导 通时，加 在 线 圈 两 端 的 电 压 近 似 为 正 的 电 容 电 压，即 励 磁状 态；当关 断、仅 下 桥 臂 开 关 管导 通 时，线 圈 电流 经 过、形 成 闭 合 回 路，此 时 线 圈 两 端 电 压 为 二极 管 与 开 关 管 的 导 通 压 降 和，近 似，即 续 流 状 态；当、同 时 关 断 时，线 圈 电 流 经、回 馈 至 电 容，线 圈 两 端 承 受 负 的 电 容 电 压，为 去 磁 状 态。该态 驱动 电 路 可 灵 活 地 控 制 开 关 管及的 通 断，进 而 灵活 控 制 电 磁 系 统 的 激 磁 状 态，为 接 触 器 闭 环 控 制 提 供硬 件 基 础。（）励 磁 状 态（）续 流 状 态（）去 磁 状 态图非 对 称 半 桥 驱 动 电 路种 工 作 状 态 电 磁 吸 力 三 位 式 滞 环 控 制 原 理在 驱 动 电 路 的种 状 态 划 分 后，即 可 针 对 不 同 的吸 力 误 差 范 围 选 择 合 适 的 开 关 状 态 组 合，来 构 建 三 位式 吸 力 滞 环 控 制 器，原 理 如 图所 示。控 制 器 的 运 行频 率 为，为 吸 力 参 考 值。将与 观 测 吸 力作差，得 到 吸 力 误 差，再 与 设 定 的 滞 环 宽 度比 较。当时，选 择 励 磁 电 路 状 态，使 电 磁 吸 力 快 速 上升；时，选 择 续 流 电 路 状 态，电 磁 吸 力 缓 慢 下降；时，选 择 去 磁 电 路 状 态，电 磁 吸 力 快 速 下 降。之 后，将 对 应 的 电 路 状 态 转 换 成及的 开 关 状 态，即 可 控 制 电 磁 吸 力 的 变 化 方 向 及 变 化 速 度，进 而 实 现电 磁 吸 力 快 速 跟 踪 参 考 吸 力。结 合 上 述 吸 力 观 测 器、线 圈 驱 动 电 路 及 三 位 式 滞环 控 制 器 构 建 图所 示 完 整 的 接 触 器 直 接 吸 力 闭 环 控图三 位 式 吸 力 滞 环 控 制 器图直 接 吸 力 滞 环 控 制 原 理制 方 案，利 用 吸 力 误 差 直 接 选 择 驱 动 电 路 的 电 压 状 态，将 电 磁 吸 力 快 速 控 制 在 滞 环 误 差 范 围 内，实 现 了 接 触器 电 磁 吸 力 的 直 接 闭 环 控 制。仿 真 分 析采 用和构 建 智 能 接 触 器 的 联合 仿 真 系 统，集 硬 件 控 制 电 路、软 件 控 制 策 略 和 接 触 器本 体 于 一 体，仿 真 接 触 器 的 直 接 吸 力 闭 环 控 制 方 案，联合 仿 真 的 具 体 构 建 方 法 见 文 献 。仿 真 中 滞 环 频率设 为，滞 环 宽 度设 为。接 触 器 完 全吸 合 时 弹 簧 反 力最 大 为，留 有 一 定 裕 量，将 起动 和 保 持 吸 力 参 考 值均 设 为，保 证 接 触 器 可靠 工 作。波 形 如 图所 示，包 括 起 动、保 持 和 分 断过 程。时 刻 接 触 器 进 入 起 动 过 程，电 路 自 动 选 择 励 磁状 态，电 磁 吸 力 于时 刻 迅 速 增 加 到 参 考 值，此 时 磁路 磁 链 也 增 长 到 最 大 值。而 后，驱 动 电 路 根 据 设 定 的滞 环 宽 度 自 动 选 择 合 适 的 电 路 状 态，使 电 磁 吸 力 保 持动 态 恒 定，线 圈 电 流 及 磁 链 则 随 着 闭 合 过 程 中 动 静 铁心 间 气 隙 的 减 小 而 自 然 减 小。由 于 在 动 静 铁 心 即 将 闭合 时，磁 路 电 感 迅 速 增 大，严 重 阻 碍 线 圈 电 流 的 调 节 速度，导 致 电 磁 吸 力 出 现 超 调 尖 峰，但 很 快 又 被 去 磁 状 态电 路 自 动 调 节 至 吸 力 参 考 值 附 近。因 为 这 一 超 调 尖 峰的 持 续 时 间 极 短，且 作 用 于 动 铁 心 这 一 质 量 较 大 的 惯性 对 象，故 对 动 铁 心 速 度 的 影 响 极 小。时 刻 接 触 器 的 动 静 铁 心 闭 合，此 时 动 铁 心 末 速度 为 。时 刻 电 磁 吸 力 进 入 稳 定 的 滞 环 宽 度内，此 时 线 圈 电 流 被 调 节 至 ，磁 链 被 调 节 至 ，自 动 转 入 节 能 保 持 过 程。电 路 仅 在 续 流 状第期汤 龙 飞，等：智 能 控 制 理 论 与 智 能 电 器 教 学 的 融 合（）线 圈 电 压（）线 圈 电 流（）磁 路 电 感（）磁 路 磁 链（）电 磁 吸 力（）动 铁 心 位 移（）动 铁 心 速 度图吸 力 闭 环 控 制 仿 真 波 形态 与 励 磁 状 态 间 快 速 切 换，维 持 吸 力 动 态 恒 定 的 同 时有 效 降 低 了 开 关 管 的 导 通 周 期 数，进 一 步 降 低 保 持 功耗。时 刻 进 入 分 断 过 程，电 路 自 动 选 择 去 磁 状 态 进行 快 速 退 磁，于时 刻 线 圈 电 流 及 电 磁 吸 力 降 为，时 刻 动 铁 心 回 复 到 分 闸 位 置，分 断 完 成。在 整 个 动 作 过 程 中 接 触 器 动 态 模 型 输 出 的 电 磁 吸力 与 神 经 网 络 观 测 吸 力 保 持 一 致，证 明 了 观 测 模 型 的准 确 性。对 接 触 器 动 态 过 程 电 磁 吸 力 的 准 确 控 制 也 证明 了 吸 力 闭 环 控 制 策 略 的 有 效 性。设 置 不 同 的 吸 力 参 考 值，进 一 步 利 用 该 仿 真 系统 得 到 不 同 参 考 值 下 的 电 磁 吸 力 及 动 铁 心 速 度 数 据，并 将 其 共 同 绘 制 于 图中。通 过 观 察 动 铁 心 合 闸 末 速度的 变 化 可 知：随 着 参 考 值的 增 大，动 铁 心 合 闸末 速 度也 在 增 大。因 此 在 接 触 器 的 直 接 吸 力 闭 环控 制 中，设 定 不 同 的 吸 力 参 考 值，即 可 获 取 不 同 的 动 铁心 末 速 度，在 保 证 接 触 器 可 靠 起 动 的 同 时 又 可 控 制 动静 铁 心 的 撞 击 能 量，从 而 抑 制 起 动 过 程 中 的 触 头 弹 跳，方 便 地 进 行 优 化 控 制。（）电 磁 吸 力（）动 铁 心 速 度图不 同 吸 力 参 考 值 下 的 仿 真 对 比实 验 分 析 智 能 电 器 的 快 速 控 制 原 型 验 证 系 统以公 司 低 成 本 的 单 板 控 制 器为 核 心，构 建 如 图所 示 的 快 速 控 制 原 型 验 证 系 统，包 括：接 触 器 驱 动 电 路、电 压 电 流 传 感 器、激 光 位 置 传感 器、示 波 器 以 及 与 单 板 控 制 器 交 互 的 上 位 机。图快 速 控 制 原 型 验 证 系 统 组 成 系 统 采 用图 形 化 编 程 语 言 快 速 设 计 直接 吸 力 闭 环 控 制 策 略，单 板 控 制 器 包 括 板 载（）模 块，具 有 天 然 的 并行 优 势 及 严 格 确 定 的 程 序 执 行 时 间，可 实 现 复 杂 控 制算 法 的 高 速 运 行，并 与 硬 件 设 备 实 时 结 合，迅 速 验 证 控制 方 案 的 可 行 性。系 统 具 有 良 好 的 人 机 交 互 界 面，便于 控 制 参 数 的 实 时 调 整 及 运 行 波 形 的 直 观 显 示，已 成第卷为“智 能 电 器”实 验 教 学 的 高 效 平 台。直 接 吸 力 闭 环 控 制 的 实 验 验 证选 取接 触 器 为 控 制 对 象，滞 环 频 率设为，滞 环 宽 度设 为，起 动 和 保 持 吸 力 参考 值均 设 为，得 到 吸 力 闭 环 控 制 下 的 起 动、保持 及 分 断 过 程 实 验 波 形，如 图所 示。图吸 力 闭 环 控 制 实 验 波 形 时 刻，单 板 控 制 器 通 过 板 载接 口 及 传 感 器采 集 线 圈 电 压、电 流 信 号，并 计 算 得 到 电 磁 机 构 磁 链 及吸 力，计 算 值 一 方 面 用 于 闭 环 控 制，另 一 方 面 通 过 板 载接 口 输 出 至 示 波 器，便 于 观 察。在中 闭 环控 制 策 略 的 作 用 下，电 路 自 动 工 作 于 励 磁 状 态，接 触 器进 入 起 动 过 程。电 磁 吸 力 快 速 建 立，在时 刻 达 到 参考 值，同 时 磁 链 也 达 到 最 大 值。时 刻，接 触 器 动 静 铁心 闭 合，合 闸 末 速 度为 ，触 头 弹 跳 时 间 为 ，线 圈 电 流 被 自 然 调 节 至 ，磁 链 也 调 节 至 ，充 分 体 现 了 吸 力 闭 环 控 制 有 效 抑 制 触 头 弹 跳及 节 能 的 优 势。之 后 驱 动 电 路 仅 在 激 磁 状 态 和 续 流 状态 间 快 速 切 换，维 持 电 磁 吸 力 在 滞 环 宽 度 内 的 动 态 恒定，进 入 稳 定 的 节 能 保 持 过 程。时 刻，接 触 器 以 去 磁状 态 进 行 快 速 退 磁 分 断，时 刻 分 断 结 束。完 成 了 接触 器 直 接 吸 力 闭 环 控 制 的 实 验 验 证。在 实 验 中，将 吸 力 参 考 值分 别 设 置 为、及，起 动 过 程 波 形 如 图所 示，结 合 图可 知，随 着 吸 力 参 考 值的 增 大，接 触 器 自 动 转 入保 持 过 程 时 的 线 圈 电 流 也 随 之 增 大，合 闸 末 速 度同样 增 大，带 来 了 更 严 重 的 触 头 弹 跳，与 仿 真 规 律 一 致。因 此，实 际 应 用 中 在 保 证 接 触 器 可 靠 吸 合 的 前 提 下，应尽 量 选 取 较 低 吸 力 值 作 为 参 考，可 抑 制 触 头 弹 跳 并 兼顾 节 能 保 持。结语梳 理 了 经 典 控 制 理 论、现 代 控 制 理 论 及 智 能 控 制（）（）（）（）图不 同 吸 力 参 考 值 下 的 起 动 过 程 波 形理 论 在 电 器 智 能 控 制 中 的 应 用 现 状，指 出 目 前 这 些 控制 理 论 与 电 器 智 能 化 技 术 融 合 时 存 在 的 不 足，便 于 学生 深 入 理 解 已 有 的 自 动 控 制 理 论 与 智 能 电 器 的 融 合 方法。探 索 了 智 能 控 制 理 论 与 智 能 电 器 的 新 型 融 合 方法 引 入 神 经 网 络 构 建 接 触 器 的 电 磁 吸 力 实 时 观 测器，在 此 基 础 上 实 现 了 接 触 器 的 直 接 吸 力 闭 环 控 制 方案。采 用 联 合 仿 真 及 快 速 控 制 原 型 验 证 来 直 观 地 呈 现控 制 理 论 到 实 际 应 用 的 逐 步 转 化 过 程，有 利 于 激 发 学生 的 兴 趣，同 时 加 深 对 智 能 控 制 理 论 的 理 解，实 现 理 论与 实 践 的 融 合。参 考 文 献（）：管 瑞 良开 启 智 能 电 器 新 纪 元 电 气 应 用，（）：董泽，韩璞，周 黎 辉，等经 典 控 制 理 论 辅 助 分 析 软 件 的 设 计华 北 电 力 大 学 学 报，（）：汤 龙 飞，许 志 红智 能 交 流 接 触 器 自 校 正 控 制 技 术 中 国 电 机工 程 学 报，（）：庄 杰 榕，许 志 红具 有 储 能 释 能 模 式 的 接 触 器 去 磁 控 制 模 块 设 计中 国 电 机 工 程 学 报，（）：汤 龙 飞，许 志 红交 流 接 触 器 斜 率 闭 环 控 制 技 术 中 国 电 机 工程 学 报，（）：于 浩 洋，刘 海 成，杜娟，等 视 域 下 以 目 标 为 导 向 的 现 代 控制 理 论 改 革 中 国 电 力 教 育，（）：，（）：，（）：，（）：第期汤 龙 飞，等：智 能 控 制 理 论 与 智 能 电 器 教 学 的 融 合郭 凯 伟，王 立 国，张 超 羽，等基 于 模 型 预 测 控 制 的 接 触 器 开 关 弹跳 抑 制 研 究 中 国 电 机 工 程 学 报，（）：王阳，许 志 红智 能 电 磁 接 触 器 吸 合 过 程控 制 策 略 中 国 电 机 工 程 学 报，（）：吴 敬 轩，许 志 红电 磁 接 触 器 吸 合 过 程 无 模 型 自 适 应 控 制 策 略中 国 电 机 工 程 学 报，（）：徐凯，王 爱 娟电 气 类 专 业 智 能 控 制 理 论 教 学 改 革 的 探 讨 实 验 室 研 究 与 探 索，（）：李 少 鹏多 尺 度 卷 积 神 经 网 络 高 压 断 路 器 故 障 诊 断 方 法 科技 与 创 新，（）：张 庆 杰，袁 海 文配 永 磁 机 构 的 真 空 断 路 器 同 步 分 合 闸 控 制 系 统设 计 与 实 现 电 力 自 动 化 设 备，（）：秦 涛 涛，董 恩 源，陈 宇 硕，等真 空 断 路 器 循 迹 控 制 中 国 电 机工 程 学 报，：，（）：汤 龙 飞，许 志 红联 合 仿 真 在 智 能 电 器 教 学 中 的 应 用 实 验 室研 究 与 探 索，（）：檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿（上 接 第页），（）：陈 素 琼，丁 玉 霞层 次 分 析 法 和 模 糊 算 法 在 高 职 课 堂 教 学 质 量 评价 的 应 用 研 究 科 学 咨 询（教 育 科 研），（）：袁寅，王 拥 兵层 次 分 析 法 在 高 校 教 育 质 量 评 价 中 的 应 用 高 师 理 科 学 刊，（）：张 明 亚基 于 主 成 分 分 析 和 支 持 向 量 机 的 英 语 教 学 质 量 评 价现 代 电 子 技 术，（）：姚 明 海，李 劲 松，王娜基 于神 经 网 络 的 高 校 学 生 成 绩 预 测吉 林 大 学 学 报（信 息 科 学 版），（）：岳琪，温新基 于和神 经 网 络 的 教 学 质 量 评 价 模 型研 究 内 蒙 古 大 学 学 报（自 然 科 学 版），（）：范岩，马 立 平优 化神 经 网 络 的 高 校 教 学 质 量 评 价 模 型统 计 与 决 策，（）：蒋维基 于 改 进神 经 网 络 的 个 人 信 用 评 价 模 型 及 算 法研 究 成 都：电 子 科 技 大 学，秦 轶 基 于 改 进 粒 子 群 小 波 神 经 网 络 算 法 在 计 算 机 实 训 教 学质 量 评 估 中 的 应 用 自 动 化 技 术 与 应 用，（）：杨浩，付 艳 芳新 时 代 高 职 院 校 混 合 式 教 学 质 量 评 价 指 标 体 系构 建 职 业 技 术 教 育，（）：李 林 光融 合 评 论 挖 掘 的教 学 质 量 评 价 方 法 研 究 哈 尔 滨：哈 尔 滨 工 业 大 学，吴 艳 丽，武 创 举，阴 钰 娇证 据 理 论 和 神 经 网 络 的 互 联 网 教 学 质量 评 估 模 型 现 代 电 子 技 术，（）：檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿（上 接 第页）的 基 本 技 能。部 分 优 秀 学 生 组 队 参 加 学 校 组 织 的 科 技立 项，参 赛 同 学 运 用 在 课 程 学 到 的 知 识 技 能，顺 利 完 成科 研 立 项，并 取 得 校 优 秀 奖。结语为 提 高 学 生 参 与 学 习 泥 石 流 实 验 课 程 的 积 极 性，以 培 养 当 今 社 会 对 泥 石 流 防 灾 减 灾 人 才 的 需 要 为 核心，提 出 了 基 于 任 务 驱 动 的 泥 石 流 实 验 课 程。重 点 阐述 了 任 务 驱 动 型 教 学 在 泥 石 流 课 程 中 特 点，从 室 内 理论 教 学、野 外 实 验 教 学、教 学 后 拓 展 反 思个 环 节 出发，理 论 教 学 以 教 师 为 主 体，实 验 教 学 以 学 生 为 主 导 的理 念，目 的 在 于 激 发 学 生 的 学 习 兴 趣，并 以 扩 展 思 考 的方 式 进 行 学 生 的 评 估，学 生 在 批 评 与 自 我 批 评 中 不 断成 长。参 考 文 献（）：杨 军 杰，张志，王旭，等汶 川 县 地 震 次 生 山 地 地 质 灾 害 遥感 调 查 山 地 学 报，（）：，：，：，（）：匡 江 红，冯 修 猛地 方 应 用 型 高 校 工 科 课 程 混 合 教 学 设 计 实 验 室 研 究 与 探 索，（）：刘 吉 英基 于 任 务 驱 动 的 概 率 统 计 课 程 实 践 型 教 学 高 等 教育 研 究 学 报，（增 刊）：张颖，张 继 平，宋岩基 于“任 务 驱 动”教 学 法 的 实 验 教 学改 革 实 验 室 研 究 与 探 索，（）：曲凌任 务 驱 动 的 小 组 教 学 法 在 实 践 教 学 中 应 用 实 验 室研 究 与 探 索，（）：周浩，马 曲 立，翁辉基 于 任 务 驱 动 的 任 职 教 育 实 验 教 学 研究 实 验 室 研 究 与 探 索，（）：郭 邵 青任 务 驱 动 教 学 法 的 内 涵 中 国 电 化 教 育，（）：熊健，林 海 宇，刘 向 君，等基 于 任 务 驱 动 的 岩 石 物 理 课 程 综合 性 实 验 教 学 设 计 以 岩 石 热 物 理 参 数 测 定 为 例 实 验 室研 究 与 探 索，（）：毋 妙 丽科 研 项 目 驱 动 下 实 践“四 结 合”实 验 教 学 新 体 系 以不 同 环 境 下 驾 驶 行 为 影 响 实 验 为 例 高 教 学 刊，（）：陆 施 予，何 红 光任 务 驱 动 案 例 教 学 法 在“市 场 营 销 学”教 学 中的 运 用 与 完 善 教 育 与 职 业，（）：杨 继 森，张静，江 中 伟，等基 于 优 秀 科 研 成 果 构 建 综 合 性 实验 教 学 平 台 探 索 与 实 践 实 验 技 术 与 管 理，（）：李妍，朱 永 海，丁智混 合 教 学 中 基 于 雨 课 堂 的 深 度 学 习 探究以“多 媒 体 创 作 基 础 及 应 用”课 程 为 例 现 代 教 育 技 术，（）：王 三 华，屈泳，阮 小 军基 于 雨 课 堂 的 混 合 教 学 模 式 应 用 研究 以“数 学 建 模 实 验”课 程 为 例 实 验 室 研 究 与 探 索，（）：