【技术实现步骤摘要】
本申请涉及磁悬浮，特别是涉及一种电磁悬浮系统的优化方法和装置。
技术介绍
1、电磁悬浮系统是一种基于铁磁性原理实现高精度、高速度、高稳定性及低能耗的非接触式悬浮系统，广泛应用于半导体制造、涡轮机械、真空技术、精密加工、航空航天、医疗设备及轨道交通等领域，磁浮列车与磁浮轴承是极为重要的两个发展方向。
2、电磁悬浮系统通过主动悬浮控制以电-磁-力模型为纽带将电-磁-力模型与悬浮间隙、电磁铁电流联系起来，这三者之间的关系称为电-磁-力模型，值得注意的是，此模型中涵盖了电磁铁、悬浮体的电学参数。可见，电-磁-力模型是描述电磁浮系统的一种数学模型，对于磁浮轴承而言，其用于描述轴承中电磁场的分布和对运动转子的作用力，对于磁浮列车而言，电-磁-力模型亦称磁轨关系，用于描述列车与轨道之间的磁力作用和运动关系。电-磁-力模型是电磁浮系统的设计、制造、测试和运营等方面均有重要的意义，具体包括如下几个方面：
3、1、设计和制造：电-磁-力模型可以用于磁浮列车、磁浮轴承等电磁悬浮系统的设计和制造过程中，通过模拟计算电磁悬浮系统中电磁场的分布和运动列车、轴承等悬浮体在不同间隙、不同电流等工况下的运动状态和电磁作用力，为磁浮系统的设计和制造提供科学依据和优化方案。
4、2、测试和验证：电-磁-力模型可以用于磁浮列车、磁浮轴承等电磁悬浮系统的测试和验证过程中，通过模拟计算列车、磁浮轴承转子在不同条件下的运动状态和磁力变化，验证悬浮系统的性能和安全性能是否符合设计要求。
5、3、运营和维护：电-磁-力模型可以用于
6、4、研究和优化：电-磁-力模型可以用于磁浮列车、磁浮轴承等电磁悬浮系统的技术研究和优化过程中，通过模拟计算列车、磁浮轴承转子在不同条件下的运动状态和磁力变化，探索新的技术方案和优化方案，推动磁浮列车技术、磁浮轴承技术的发展和应用。
7、目前对于磁浮系统的电-磁-力特性计算，有如下几种方法：
8、方法一，基于测试平台，测试不同电流、不同间隙时悬浮系统的电磁场与电-磁-力模型，通过试验验证匹配特定悬浮系统的电-磁-力关系。此方法属于逆向验证方法，无法为电磁悬浮系统正向设计提供理论指导和依据。此外，由于试验平台不具备通用性，单一测试平台仅能实现对单一悬浮系统的试验测试及验证，兼容性较差，且测试平台会花费大量的人力、物力、财力。
9、方法二，基于有限元仿真软件构建虚拟模型进行仿真模拟分析。缺点：其一，物理场环境单一，耦合性受限，模型拓展性差且无法灵活配置，对于不同工况的模拟需建立不同的虚拟模型；其二，有限元仿真模型计算量大，无法做到实时性计算，对于大型工程问题，还需要使用超级计算机计算，计算成本和时间会很高；其三，模型参数不确定性，如材料、边界条件等参数通常需要估计或假设，一定程度上也属于逆向验证环节。
10、方法三，以往的磁轨关系(电-磁-力模型)研究大多数将悬浮系统视为弹簧阻尼系统，对磁轨关系采用平衡线性化处理，这种解决措施能在一定程度上满足工程需要，但是仍有不足之处：其一，此方法忽略了电-磁-力模型的强非线性关系，无法保证精度，尤其在小间隙、大电流工况下计算值与实际值偏离过大；其二，此方法忽略了悬浮系统的控制过程，无法验证磁浮系统核心的智能控制算法，同时也无法模拟车轨耦合振动特性；其三，此方法为磁浮系统的逆向验证方法，仅能在完整的磁浮系统设计完成后，经过测试其阻尼与刚度后等效验证磁浮系统的可行性，无法为磁浮系统的正向设计提供指导及设计依据。
11、方法四，采用传统的电-磁-力计算模型，此模型精度较差，无法反映真实物理特性，如磁饱和特性、漏磁特性，无法反应车辆动力学系统动力学特性。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电磁悬浮系统的优化方法和装置。
2、一种电磁悬浮系统的优化方法，所述方法包括：
3、根据电磁悬浮系统中电磁铁铁芯的磁化曲线，构建指数衰减项；
4、根据所述指数衰减项，对预先构建的电磁悬浮系统的电-磁-力模型进行优化，得到修正电-磁-力模型；其中，所述修正电-磁-力模型中描述了电磁力与电磁间隙、控制电流的关系；
5、将所述修正电-磁-力模型添加至电磁悬浮系统的机-电-磁-控模型，以在所述机-电-磁-控模型中根据悬浮控制器或者导向控制器输出的控制电流，以及悬浮传感器或者导向传感器输出的电磁间隙，输出电磁力，并将所述电磁力作用于车辆动力学模型。
6、在其中一个实施例中，所述电-磁-力模型为：
7、
8、其中，fi表示所述电磁悬浮系统中第i个磁回路的电磁力，u0表示真空磁导率，si表示磁极面积，n表示匝数，i表示控制电流，δ表示悬浮间隙。
9、在其中一个实施例中，还包括：根据电磁悬浮系统中电磁铁的磁化曲线，构建指数衰减项为：
10、y＝aakt
11、其中，y表示系统的响应变量，t表示时间，a表示初始值，k表示衰减常数，a表示指数函数底数，当a>1时，k为负数，0<a<1时，k为正数。
12、在其中一个实施例中，还包括：根据所述指数衰减项，对预先构建的电磁悬浮系统的电-磁-力模型进行优化，得到修正电-磁-力模型为：
13、fj＝fi·aakt
14、其中，fj表示修正电-磁-力模型。
15、在其中一个实施例中，还包括：将所述修正电-磁-力模型表示为与电磁间隙、控制电流相关的响应函数为：
16、fj＝fi·aa(δ)k(δ)i
17、a(δ)＝a1·(sin(δ-π))+b1·((δ-10)2)+c1
18、
19、其中，a1、b1、c1、a2、b2、c2为修正系数，a(δ)为修正指数函数底数与间隙的相关函数，k(δ)为修正指数函数指数系数与间隙的相关函数。
20、在其中一个实施例中，所述机-电-磁-控模型是采用matlab simulink工具开发的虚拟模型。
21、在其中一个实施例中，还包括：将电磁悬浮力以及导向力简化为托臂对应位置的集中力，并在电磁铁与轨道之间建立力元；
22、接收通过悬浮控制器输出控制电流计算得到的电磁力，以及通过轨道点接收轨道随机不平顺幅值和轨道梁动力学模型输出的振动幅值。
23、一种电磁悬浮系统的优化装置，所述装置包括：
24、衰减项构建模块，用于根据电磁悬浮系统中电磁铁的磁化曲线，构建指数衰减项；
25、优化模块，用于根据所述指数衰减项，对预先构建的电磁悬浮系统的电-磁-力模型进行优化，得到修正电-磁-力模型；其中，所述修正电-磁-力模型中描述了电磁力与电磁间隙、控制电流的关系；
26、系统优化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电磁悬浮系统的优化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电-磁-力模型为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据电磁悬浮系统中电磁铁铁芯的磁化曲线，构建指数衰减项，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述指数衰减项，对预先构建的电磁悬浮系统的电-磁-力模型进行优化，得到修正电-磁-力模型，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述机-电-磁-控模型是采用MATLAB Simulink工具开发的虚拟模型。
7.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.一种电磁悬浮系统的优化装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上
...【技术特征摘要】
1.一种电磁悬浮系统的优化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电-磁-力模型为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据电磁悬浮系统中电磁铁铁芯的磁化曲线，构建指数衰减项，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述指数衰减项，对预先构建的电磁悬浮系统的电-磁-力模型进行优化，得到修正电-磁-力模型，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：程虎，温鹏，廖敏，
申请(专利权)人：湖南凌翔磁浮科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。