專利名稱：應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核電站裝卸料機(jī)的模擬仿真控制領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
裝卸料機(jī)是核電站停堆換料期間完成反應(yīng)堆換料的關(guān)鍵設(shè)備，在反應(yīng)堆堆芯和燃料轉(zhuǎn)運(yùn)裝置傾翻機(jī)(RX側(cè))之間水下裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)燃料組件，其服務(wù)區(qū)域是反應(yīng)堆換料水池和堆內(nèi)構(gòu)件存放池。從國內(nèi)外核電站的裝卸料機(jī)使用經(jīng)驗(yàn)來看，在核電站機(jī)組運(yùn)行期間，裝卸料機(jī)停放在反應(yīng)堆廠房內(nèi)，無法使用裝卸料機(jī)對操作員進(jìn)行實(shí)際操作培訓(xùn)。此時(shí)裝卸料機(jī)上的控制臺被拆卸下來并轉(zhuǎn)移至某個(gè)專用房間中，與裝卸料機(jī)模擬機(jī)相連，形成一個(gè)完整的裝卸料機(jī)操作培訓(xùn)系統(tǒng)，對裝卸料機(jī)操作員進(jìn)行相關(guān)的操作培訓(xùn)。目前國內(nèi)外核電站的裝卸料機(jī)模擬機(jī)都采用了全實(shí)物1:1的設(shè)計(jì)，即電機(jī)(帶旋轉(zhuǎn)變壓器)、編碼器、限位開關(guān)都采用了實(shí)體硬件設(shè)備。這種設(shè)計(jì)思想既不利于整個(gè)控制系統(tǒng)的布置又不能靈活仿真模擬各種運(yùn)行工況，且缺乏很好的經(jīng)濟(jì)性?；谏鲜鋈毕?，本發(fā)明采用一種全新的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行裝卸料機(jī)模擬機(jī)的研發(fā)，利用軟件方法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號的仿真模擬，擺脫裝卸料機(jī)模擬機(jī)以往對于電機(jī)硬件設(shè)備的依賴，可以很好的彌補(bǔ)以前核電站裝卸料機(jī)模擬機(jī)設(shè)計(jì)中存在的不足。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)和方法，提高核電站裝卸料機(jī)操作員的培訓(xùn)效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，包括正弦激勵(lì)信號采集模塊、與正弦激勵(lì)信號采集模塊連接的仿真信號生成模塊、以及與仿真信號生成模塊連接的仿真信號輸出模塊，該系統(tǒng)還包括速度采集模塊、以及與速度采集模塊連接的旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊，旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊與仿真信號生成模塊連接，其中:正弦激勵(lì)信號采集模塊用于采集裝卸料機(jī)控制臺的旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備發(fā)出的正弦激勵(lì)信號，并將信號發(fā)送到仿真信號生成模塊；速度采集模塊用于采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號和運(yùn)行方向信號，并根據(jù)采集到的速度信號計(jì)算得到裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升當(dāng)前的速度數(shù)值；旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊用于根據(jù)真實(shí)電機(jī)的速度角度計(jì)算公式計(jì)算裝卸料機(jī)大車、小車或主提升的速度數(shù)值所對應(yīng)的裝卸料機(jī)大車旋轉(zhuǎn)變壓器、小車旋轉(zhuǎn)變壓器或主提升旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入角度數(shù)值，根據(jù)所述的運(yùn)行方向信號確定輸入角度數(shù)值的正負(fù)；仿真信號生成模塊用于根據(jù)采集到的正弦激勵(lì)信號和旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入角度數(shù)值計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號；仿真信號輸出模塊用于將旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號輸出到裝卸料機(jī)控制臺的旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備。進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，所述的旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備為裝卸料機(jī)控制臺的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，所述的速度角度計(jì)算公式是根據(jù)真實(shí)的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的裝卸料機(jī)額定速度計(jì)算出來的。進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，所述的仿真信號生成模塊包括:角弧度轉(zhuǎn)換單元:用于將所述的輸入角度數(shù)值轉(zhuǎn)換為弧度數(shù)值；輸入數(shù)值計(jì)算模塊:用于將所述弧度數(shù)值根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)所需的輸入數(shù)值；正余弦數(shù)值計(jì)算單元:用于根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)計(jì)算得到輸入數(shù)值所對應(yīng)的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值；信號轉(zhuǎn)換單元:用于將所述的正弦激勵(lì)信號轉(zhuǎn)換為符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號；仿真信號計(jì)算單元:用于根據(jù)正弦數(shù)值和余弦數(shù)值、以及符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。再進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，所述的旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號包括正弦波仿真信號和余弦波仿真信號。更進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，仿真信號輸出模塊(13)根據(jù)所述的角度數(shù)值的方向正向或反向輸出旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真方法，包括以下步驟:(一)采集裝卸料機(jī)控制臺的旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備發(fā)出的正弦激勵(lì)信號；(二)采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號和運(yùn)行方向信號，并根據(jù)采集到的速度信號計(jì)算得到裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄當(dāng)前行程位置所對應(yīng)的速度數(shù)值；(三)根據(jù)真實(shí)電機(jī)的速度角度計(jì)算公式計(jì)算裝卸料機(jī)大車、小車或主提升的速度數(shù)值所對應(yīng)的裝卸料機(jī)大車旋轉(zhuǎn)變壓器、小車旋轉(zhuǎn)變壓器或主提升旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入角度數(shù)值，根據(jù)所述的運(yùn)行方向信號確定輸入角度數(shù)值的方向；(四)根據(jù)所述的輸入角度數(shù)值和正弦激勵(lì)信號依據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器的傳遞函數(shù)計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號；(五)根據(jù)設(shè)定的循環(huán)時(shí)間周期將旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號輸出到旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備。再進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真方法，步驟(四)中，根據(jù)所述的輸入角度數(shù)值和正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號的具體方式為:a.將輸入角度數(shù)值轉(zhuǎn)換為弧度數(shù)值；
b.將弧度數(shù)值利用預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算，得到旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)所需的輸入數(shù)值；c.根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)計(jì)算輸入數(shù)值所對應(yīng)的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值；d.將所述的正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號;e.根據(jù)所述的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值、以及符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。更進(jìn)一步，如上所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真方法，步驟e中，將所述的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值分別與符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號相乘得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明所述的仿真系統(tǒng)及方法可根據(jù)實(shí)際需要對裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號實(shí)現(xiàn)靈活控制，仿真模擬不同工況，不再依賴真實(shí)的編碼器硬件設(shè)備，采用這種全新的設(shè)計(jì)思路研發(fā)的裝卸料機(jī)模擬機(jī)與過去相比具有更好的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)使得裝卸料機(jī)模擬機(jī)更易于操作和布置，從而提高了核電站裝卸料機(jī)操作員的培訓(xùn)效率，可應(yīng)用于各種核電站堆型的同類設(shè)備模擬機(jī)。


圖1為本發(fā)明一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真方法的流程圖；圖3為具體實(shí)施方式
中速度采集模塊與旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊的工作流程圖；圖4為具體實(shí)施方式
中仿真信號生成模塊的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1示出了本發(fā)明一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，該系統(tǒng)包括正弦激勵(lì)信號采集模塊11、仿真信號生成模塊12、仿真信號輸出模塊13、速度采集模塊14和旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊15。正弦激勵(lì)信號采集模塊11與仿真信號生成模塊12連接、仿真信號生成模塊12與仿真信號輸出模塊13連接，速度采集模塊14與旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊15連接，旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊15與仿真信號生成模塊12連接。其中:正弦激勵(lì)信號采集模塊11用于采集裝卸料機(jī)控制臺的旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備發(fā)出的正弦激勵(lì)信號，并將信號發(fā)送到仿真信號生成模塊。本實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號接收設(shè)備屬于裝卸料機(jī)控制臺，為裝卸料機(jī)控制臺的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號接收設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)送正弦激勵(lì)信號到裝卸料機(jī)模擬機(jī)，同時(shí)接收由裝卸料機(jī)模擬機(jī)發(fā)出的旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號；速度采集模塊14用于采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號和運(yùn)行方向信號，并根據(jù)采集到的速度信號計(jì)算得到裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升的速度數(shù)值。裝卸料機(jī)手柄屬于裝卸料機(jī)控制臺，裝卸料機(jī)操作員在進(jìn)行操作培訓(xùn)時(shí)，操作裝卸料機(jī)手柄，發(fā)出裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升速度和運(yùn)行方向信號，這些信號被速度采集模塊14采集并送至裝卸料機(jī)模擬機(jī)，裝卸料機(jī)模擬機(jī)軟件程序經(jīng)過邏輯處理和數(shù)值計(jì)算，得出此時(shí)裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄行程位置所對應(yīng)的速度數(shù)值和方向，運(yùn)行方向信號最后用于判斷旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號輸出正轉(zhuǎn)信號還是反轉(zhuǎn)信號。旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊15用于根據(jù)真實(shí)電機(jī)的速度角度計(jì)算公式計(jì)算裝卸料機(jī)大車、小車或主提升的速度數(shù)值所對應(yīng)的裝卸料機(jī)大車旋轉(zhuǎn)變壓器、小車旋轉(zhuǎn)變壓器或主提升旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入角度數(shù)值，根據(jù)所述的運(yùn)行方向信號確定輸入角度數(shù)值的正負(fù)。其中，速度角度計(jì)算公式是根據(jù)真實(shí)的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的裝卸料機(jī)額定速度計(jì)算出來的。仿真信號生成模塊12用于根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入角度數(shù)值和正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。該模塊包括:角弧度轉(zhuǎn)換單元:用于將所述的角度數(shù)值轉(zhuǎn)換為弧度數(shù)值；仿真信號生成模塊13的該單元首先將旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)輸入角度計(jì)算模塊得到的輸入角度數(shù)值作為后續(xù)的一個(gè)數(shù)值增量，然后將此輸入角度數(shù)值增量轉(zhuǎn)換為弧度數(shù)值增量；輸入數(shù)值計(jì)算模塊:用于將弧度數(shù)值根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)所需的輸入數(shù)值；正余弦數(shù)值計(jì)算單元:用于根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)計(jì)算得到輸入數(shù)值所對應(yīng)的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值；該單元依據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號的傳遞函數(shù)，每次程序循環(huán)時(shí)都分別計(jì)算輸入數(shù)值計(jì)算模塊得到的輸入數(shù)值所對應(yīng)的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值；信號轉(zhuǎn)換單元:用于將所述的正弦激勵(lì)信號轉(zhuǎn)換為符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號；該模塊將正弦激勵(lì)信號采集模塊11得到的正弦激勵(lì)信號經(jīng)過邏輯和數(shù)值運(yùn)算，得到符合旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號；仿真信號計(jì)算單元:用于根據(jù)正弦數(shù)值和余弦數(shù)值、以及符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號包括旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)正弦波仿真信號和余弦波仿真信號兩個(gè)波形信號。仿真信號輸出模塊13用于將旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號輸出到旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備。仿真信號輸出模塊13將仿真信號生成模塊12計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)正弦波仿真信號和余弦波仿真信號通過模擬量輸出端口直接輸出；根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊15確定的輸入角度數(shù)值的正或負(fù)可以控制仿真信號輸出模塊輸出的旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號為電機(jī)正轉(zhuǎn)或者電機(jī)反轉(zhuǎn)信號，正輸入角度數(shù)值對應(yīng)電機(jī)正轉(zhuǎn)信號，負(fù)輸入角度數(shù)值對應(yīng)電機(jī)反轉(zhuǎn)信號。本發(fā)明的仿真系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)利用軟件方法仿真真實(shí)的裝卸料機(jī)編碼器信號，可根據(jù)實(shí)際需要對裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號實(shí)現(xiàn)靈活控制，仿真模擬不同工況，不再依賴真實(shí)的電機(jī)硬件設(shè)備，從而提高核電站裝卸料機(jī)操作員的培訓(xùn)效率。旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號接收設(shè)備和裝卸料機(jī)手柄屬于裝卸料機(jī)控制臺，其中旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號接收設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)送正弦激勵(lì)信號到裝卸料機(jī)模擬機(jī)，同時(shí)接收由裝卸料機(jī)模擬機(jī)發(fā)出的旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號；裝卸料機(jī)操作員在進(jìn)行操作培訓(xùn)時(shí)，操作裝卸料機(jī)手柄，發(fā)出裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升速度和運(yùn)行方向信號，這些信號被采集并送至裝卸料機(jī)模擬機(jī)，裝卸料機(jī)模擬機(jī)程序根據(jù)這些信號進(jìn)行邏輯和數(shù)值運(yùn)算，得出此時(shí)旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)所對應(yīng)的輸入弧度數(shù)值，然后再利用此數(shù)值進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號的仿真模擬。在實(shí)際應(yīng)用過程中，裝卸料機(jī)模擬機(jī)控制平臺可以采用基于FPGA技術(shù)的控制平臺和該平臺相應(yīng)的輸入模塊和輸出模塊，比如控制平臺采用NlCompactRIO平臺、編程軟件采用NI LabVIEW軟件、正弦激勵(lì)信號采集模塊采用NI9223模擬量輸入模塊、速度采集模塊采用NI9222模擬量輸入模塊、仿真信號輸出模塊采用NI9269模擬量輸出模塊。圖2示出了基于圖1中仿真系統(tǒng)的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真方法的流程圖，該方法包括以下步驟:步驟S21:采集裝卸料機(jī)控制臺的旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備發(fā)出的正弦激勵(lì)信號;依據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號的調(diào)制機(jī)制，仿真旋轉(zhuǎn)變壓器信號時(shí)首先需要獲取正弦激勵(lì)信號。本發(fā)明通過軟件方法中的正弦激勵(lì)信號采集模塊11采集由裝卸料機(jī)控制臺的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器(旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備)發(fā)出正弦激勵(lì)信號，此信號送至仿真信號生成模塊用于旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號的仿真模擬。旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)是電機(jī)自帶的反饋部件，模擬機(jī)系統(tǒng)需要模擬它的輸出信號。步驟S22:采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄的速度和運(yùn)行方向信號，并計(jì)算速度數(shù)值；步驟S23:根據(jù)真實(shí)電機(jī)的速度角度計(jì)算公式計(jì)算裝卸料機(jī)大車、小車或主提升的速度數(shù)值所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入角度數(shù)值；速度采集模塊14采集由裝卸料機(jī)控制臺的大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度和運(yùn)行方向信號，裝卸料機(jī)模擬機(jī)軟件程序經(jīng)過邏輯處理和數(shù)值計(jì)算，得出此時(shí)裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄行程位置所對應(yīng)的速度數(shù)值和方向，并將計(jì)算出的速度數(shù)值及運(yùn)行方向發(fā)送到旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊。方向信號最后用于判斷旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號輸出正轉(zhuǎn)信號還是反轉(zhuǎn)信號。其中，由裝卸料機(jī)模擬機(jī)軟件程序經(jīng)過邏輯處理和數(shù)值計(jì)算速度數(shù)值為現(xiàn)有技術(shù)。速度采集模塊14與旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊15的工作流程如圖3所示:旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)輸入角度計(jì)算模塊根據(jù)裝卸料機(jī)大車、小車和主提升速度數(shù)值，利用真實(shí)的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的裝卸料機(jī)額定速度推導(dǎo)出來的速度角度計(jì)算公式進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算，得出裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升的速度數(shù)值所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)輸入角度數(shù)值，再根據(jù)速度采集模塊14采集到的裝卸料機(jī)控制臺上的手柄運(yùn)行方向信號，將輸入角度數(shù)值設(shè)定為正或者負(fù)輸入角度數(shù)值。利用真實(shí)的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的裝卸料機(jī)額定速度推導(dǎo)速度角度計(jì)算公式，以及根據(jù)該速度角度計(jì)算公式進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得出速度數(shù)值所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度數(shù)值均為現(xiàn)有技術(shù)。步驟S24:根據(jù)角度數(shù)值和正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號；步驟S25:將旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號輸出到旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備。根據(jù)所述的輸入角度數(shù)值和正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號的具體方式如圖4所示，包括以下步驟:a.將輸入角度數(shù)值轉(zhuǎn)換為弧度數(shù)值；b.將弧度數(shù)值利用預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算，得到旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)所需的輸入數(shù)值；c.根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)計(jì)算輸入數(shù)值所對應(yīng)的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值；d.將所述的正弦激勵(lì)信號經(jīng)過邏輯和數(shù)值運(yùn)算得到符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號；e.根據(jù)所述的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值、以及符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。仿真信號生成模塊12首先將旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)輸入角度計(jì)算模塊15得到的輸入角度數(shù)值作為后續(xù)的一個(gè)數(shù)值增量，然后將此輸入角度數(shù)值增量轉(zhuǎn)換為弧度數(shù)值增量，再將弧度數(shù)值變量利用程序預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算，得出旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號傳遞函數(shù)所需的輸入數(shù)值；之后依據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號的傳遞函數(shù)，每次程序循環(huán)時(shí)都分別計(jì)算出輸入數(shù)值所對應(yīng)的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值；仿真信號生成模塊將步驟S21中得到的正弦激勵(lì)信號經(jīng)過邏輯和數(shù)值運(yùn)算，得到符合旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號；最后依據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號傳遞函數(shù)，將計(jì)算得到的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值分別與得到的符合旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號進(jìn)行相乘計(jì)算，得出最終的旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號，并將仿真信號發(fā)送到反信號輸出模塊13，此仿真信號包括旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)正弦波仿真信號和余弦波仿真信號兩個(gè)波形信號。這兩個(gè)信號構(gòu)成一個(gè)完整的仿真信號，才能被信號接收設(shè)備正確識別轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。其中，旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號傳遞函數(shù)、利用程序預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號傳遞函數(shù)所需的輸入數(shù)值、以及依據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)，計(jì)算出輸入數(shù)值所對應(yīng)的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值均為現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)施方式中采用FPGA來完成所采集到的正弦激勵(lì)信號到符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號的轉(zhuǎn)換，因此需將正弦激勵(lì)信號需要轉(zhuǎn)換為滿足FPGA硬件編程要求的數(shù)據(jù)類型。仿真信號輸出模塊13將仿真信號生成模塊計(jì)算得到的旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)正弦波仿真信號和余弦波仿真信號按照設(shè)定的循環(huán)時(shí)間周期通過模擬量輸出端口直接輸出，根據(jù)步驟S23正或負(fù)輸入角度數(shù)值可以控制仿真信號輸出模塊輸出的旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)仿真信號為電機(jī)正轉(zhuǎn)或者電機(jī)反轉(zhuǎn)信號，正輸入角度數(shù)值對應(yīng)電機(jī)正轉(zhuǎn)信號，負(fù)輸入角度數(shù)值對應(yīng)電機(jī)反轉(zhuǎn)信號。至此，整個(gè)的旋轉(zhuǎn)變壓器(RESOLVER)信號仿真模擬過程結(jié)束。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，包括正弦激勵(lì)信號采集模塊(11 )、與正弦激勵(lì)信號采集模塊(11)連接的仿真信號生成模塊(12 )、以及與仿真信號生成模塊(12)連接的仿真信號輸出模塊(13)，該系統(tǒng)還包括速度采集模塊(14)、以及與速度采集模塊(14)連接的旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊(15)，旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊(15)與仿真信號生成模塊(12)連接，其特征在于: 正弦激勵(lì)信號采集模塊(11)用于采集裝卸料機(jī)控制臺的旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備發(fā)出的正弦激勵(lì)信號，并將信號發(fā)送到仿真信號生成模塊(12); 速度采集模塊(14)用于采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號和運(yùn)行方向信號，并根據(jù)采集到的速度信號計(jì)算得到裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升當(dāng)前的速度數(shù)值； 旋轉(zhuǎn)變壓器輸入角度計(jì)算模塊(15)用于根據(jù)真實(shí)電機(jī)的速度角度計(jì)算公式計(jì)算裝卸料機(jī)大車、小車或主提升的速度數(shù)值所對應(yīng)的裝卸料機(jī)大車旋轉(zhuǎn)變壓器、小車旋轉(zhuǎn)變壓器或主提升旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入角度數(shù)值，根據(jù)所述的運(yùn)行方向信號確定輸入角度數(shù)值的正負(fù)； 仿真信號生成模塊(12)用于根據(jù)采集到的正弦激勵(lì)信號和旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入角度數(shù)值計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號； 仿真信號輸出模塊(13)用于將旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號輸出到裝卸料機(jī)控制臺的旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備。
2.如權(quán)利要求 1所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備為裝卸料機(jī)控制臺的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的速度角度計(jì)算公式是根據(jù)真實(shí)的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的裝卸料機(jī)額定速度計(jì)算出來的。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的仿真信號生成模塊(12)包括: 角弧度轉(zhuǎn)換單元:用于將所述的輸入角度數(shù)值轉(zhuǎn)換為弧度數(shù)值； 輸入數(shù)值計(jì)算模塊:用于將所述弧度數(shù)值根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)所需的輸入數(shù)值； 正余弦數(shù)值計(jì)算單元:用于根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)計(jì)算得到輸入數(shù)值所對應(yīng)的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值； 信號轉(zhuǎn)換單元:用于將所述的正弦激勵(lì)信號轉(zhuǎn)換為符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號； 仿真信號計(jì)算單元:用于根據(jù)正弦數(shù)值和余弦數(shù)值、以及符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。
5.如權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號包括正弦波仿真信號和余弦波仿真信號。
6.如權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)，其特征在于:仿真信號輸出模塊(13)根據(jù)所述的角度數(shù)值的方向正向或反向輸出旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。
7.一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真方法，包括以下步驟: (一)采集裝卸料機(jī)控制臺的旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備發(fā)出的正弦激勵(lì)信號； (二)采集裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄發(fā)出的速度信號和運(yùn)行方向信號，并根據(jù)采集到的速度信號計(jì)算得到裝卸料機(jī)大車、小車或者主提升手柄當(dāng)前行程位置所對應(yīng)的速度數(shù)值； (三)根據(jù)真實(shí)電機(jī)的速度角度計(jì)算公式計(jì)算裝卸料機(jī)大車、小車或主提升的速度數(shù)值所對應(yīng)的裝卸料機(jī)大車旋轉(zhuǎn)變壓器、小車旋轉(zhuǎn)變壓器或主提升旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入角度數(shù)值，根據(jù)所述的運(yùn)行方向信號確定輸入角度數(shù)值的方向； (四)根據(jù)所述的輸入角度數(shù)值和正弦激勵(lì)信號依據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器的傳遞函數(shù)計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號； (五)根據(jù)設(shè)定的循環(huán)時(shí)間周期將旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號輸出到旋轉(zhuǎn)變壓器信號接收設(shè)備。
8.如權(quán)利要求7所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真方法，其特征在于:步驟(四)中，根據(jù)所述的輸入角度數(shù)值和正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號的具體方式為: a.將輸入角度數(shù)值轉(zhuǎn)換為弧度數(shù)值； b.將弧度數(shù)值利用預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算，得到旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)所需的輸入數(shù)值； c.根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)計(jì)算輸入數(shù)值所對應(yīng)的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值； d.將所述的正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號； e.根據(jù)所述的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值、以及符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。
9.如權(quán)利要求8所述的一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真方法，其特征在于:步驟e中， 將所述的正弦數(shù)值和余弦數(shù)值分別與符合旋轉(zhuǎn)變壓器信號傳遞函數(shù)的正弦激勵(lì)信號相乘得到旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號仿真系統(tǒng)和方法，首先采集控制臺的仿真信號接收設(shè)備發(fā)出的正弦激勵(lì)信號和大車、小車或者主提升手柄的速度和運(yùn)行方向信號，計(jì)算旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入角度數(shù)值；根據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出傳遞函數(shù)對輸入角度數(shù)值和正弦激勵(lì)信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到輸出到仿真信號接收設(shè)備的旋轉(zhuǎn)變壓器仿真信號，完成仿真模擬過程。該系統(tǒng)及方法可根據(jù)實(shí)際需要對裝卸料機(jī)模擬機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器信號實(shí)現(xiàn)靈活控制，仿真模擬不同工況，不再依賴真實(shí)的電機(jī)硬件設(shè)備，采用這種全新的設(shè)計(jì)思路研發(fā)的裝卸料機(jī)模擬機(jī)與過去相比具有更好的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)使得裝卸料機(jī)模擬機(jī)更易于操作和布置，提高了核電站裝卸料機(jī)操作員的培訓(xùn)效率。
文檔編號G05B17/02GK103207570SQ201310068798
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者張鵬, 何志軍, 張磊, 常宗虎, 徐思敏 申請人:中國核電工程有限公司