申请/专利权人：武汉大学

申请日：2022-06-07

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN115130337B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/17;G06F17/11;G06F17/16;G06F111/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2022.10.25#实质审查的生效;2022.09.30#公开

摘要：本发明属于磁悬浮技术领域，公开了一种磁悬浮执行器解耦器的设计实现方法，该解耦器采用伪逆矩阵变换利用电流‑动力传递矩阵求解得到线圈中驱动电流的大小，运用基于空间有限差分的数值计算方法计算得到电流‑动力传递矩阵，基于数值计算方法的SIMD范式以及FPGA的流水线架构，实现数值计算方法的实时计算，从而最终实现磁悬浮执行器的实时解耦。本发明解决了现有解耦方法中解耦精度低、通用性差的问题。采用本发明提供的实时解耦器可以提高磁浮执行器的控制精度以及运动范围。

主权项：1.一种磁悬浮执行器解耦器的设计实现方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用有限差分方法求解磁悬浮执行器磁体阵列的空间磁场分布；为了获取磁体阵列精确的磁场分布情况，对其空间磁场所分布区域进行空间网格划分，将连续的磁场分布转化为离散化的各网格节点磁场强度的大小，运用有限差分方法，对经由麦克斯韦方程组推导得到的拉普拉斯方程进行求解，最终得到空间中各网格结点处磁标量的大小，最终结合麦克斯韦方程求解得到空间各网格结点处磁场强度，磁场强度表达式为： 其中，Bxi，j，k、Byi，j，k、Bzi，j，k分别表示在编号为i,j,k空间结点处沿x、y以及z方向的磁场强度大小，表示在编号为i,j,k空间结点处磁标量的大小，Δh表示网格划分的步进长度；步骤2：利用高斯积分求解无铁芯线圈与磁体阵列的相互作用，从而求解得到电流-动力传递矩阵；离散化求解磁体阵列空间磁场分布的情况下，为了求解线圈与磁体阵列间的相互作用，利用高斯积分对洛伦兹积分近似求解，将积分形式转化为求和形式，此时，磁力及磁力矩表达式为： 其中，cEjk代表第j块磁体上第k个磁荷节点的坐标，q代表将线圈分为四部分区域的索引号，分别代表高斯积分的权重，点cS坐标为高斯积分节点坐标，其与高斯积分积分点坐标以及线圈的尺寸及位置相关；步骤3：采用伪逆矩阵运算的方式根据控制模块所输出期望驱动磁力及磁体阵列的位置信息计算得到线圈中驱动电流的大小；为了将控制器输入的期望磁力及力矩信号转化为线圈中驱动电流的大小，以基于空间有限差分方法的磁力模型为基础，利用伪逆矩阵求解得到线圈中驱动电流大小，该过程基于FPGA的流水线架构实现实时解耦。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 武汉大学 一种磁悬浮执行器解耦器的设计实现方法

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