CN111312469B - 一种能够抑制纹波的磁铁及其参数确定方法 - Google Patents

一种能够抑制纹波的磁铁及其参数确定方法 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种能够抑制纹波的磁铁及其参数确定方法，所述能够抑制纹波的磁铁包括：电磁铁和阻抗网络，其中，所述阻抗网络包括：设置于所述电磁铁的铁芯上的附加线圈以及并联在所述附加线圈的两端的电阻‑电容电路；所述阻抗网络被设置为当所述电磁铁的线圈通入励磁电流时，通过对所述励磁电流中所包含的电流纹波进行抑制，抑制所述电磁铁所产生的磁场中所包含的磁场纹波。如此，实现了在磁铁端抑制磁场纹波，成本较低。

Description

一种能够抑制纹波的磁铁及其参数确定方法
技术领域
本申请涉及核技术领域，尤其涉及一种能够抑制纹波的磁铁及其参数确定方法。
背景技术
同步加速器(Synchrotron)是一种使带电粒子在高真空中受磁场力控制沿固定环形轨道运动，受电场力作用不断加速(升能)达到高能量的装置。为了维持升能过程粒子轨道固定，同步加速器需要保持磁场幅度和电场频率随粒子能量同步变化，最终引出粒子束流为基础科学研究、临床医学以及工业生产领域提供各种粒子束和辐射线。其中，产生和控制磁场的电磁铁是同步加速器的关键设备，其控制精度直接影响束流品质。
在实际应用中，由于实际电源输出的电流总是存在电流纹波，流入电磁铁后就会产生磁场纹波，而影响束流品质。目前主要是在电源端抑制磁场纹波，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种能够抑制纹波的磁铁及其参数确定方法，实现了在磁铁端抑制磁场纹波，成本较低。
本申请实施例主要提供如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种能够抑制纹波的磁铁，应用于同步加速器中，应用于同步加速器中，所述能够抑制纹波的磁铁包括：电磁铁和阻抗网络，其中，所述阻抗网络包括：设置于所述电磁铁的铁芯上的附加线圈以及并联在所述附加线圈的两端的电阻-电容电路；所述阻抗网络被设置为当所述电磁铁的线圈通入励磁电流时，通过对所述励磁电流中所包含的电流纹波进行抑制，抑制所述电磁铁所产生的磁场中所包含的磁场纹波。
第二方面，本申请实施例提供了一种同步加速器，所述同步加速器包括：上述的能够抑制纹波的磁铁。
第三方面，本申请实施例提供了一种参数确定方法，应用于上述一个或多个的能够抑制纹波的磁铁中；所述方法包括：获得阻抗网络的电感参数，其中，所述电感参数为在所述阻抗网络开路，电磁铁的线圈通入励磁电流时所测量得到的磁化电感值；根据所述电感参数，通过纹波抑制模型，确定出所述阻抗网络的电阻参数和电容参数，其中，所述纹波抑制模型通过所述阻抗网络的标准传递函数和预设的目标传递函数得到，所述预设的目标传递函数的响应特性介于巴特沃斯响应和贝塞尔响应之间。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在计算机设备执行上述的参数确定方法的步骤。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：至少一个处理器；以及与所述处理器连接的至少一个存储器、总线；其中，所述处理器、存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行上述的参数确定方法的步骤。
本申请实施例提供的能够抑制纹波的磁铁及其参数确定方法，应用于同步加速器中，该能够抑制纹波的磁铁可以包括：电磁铁和阻抗网络，其中，阻抗网络包括：设置于电磁铁的铁芯上的附加线圈以及并联在附加线圈的两端的电阻-电容电路；所述阻抗网络被设置为当所述电磁铁的线圈通入励磁电流时，通过对所述励磁电流中所包含的电流纹波进行抑制，抑制所述电磁铁所产生的磁场中所包含的磁场纹波。如此，只需要在同步加速器中的电磁铁上设置阻抗网络就可以实现在磁铁端抑制磁场纹波，保留有用的磁场信号，成本较低。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1A为现有同步加速器中电磁铁的示意图；
图1B为现有同步加速器的磁场曲线示意图；
图2为本申请实施例中的能够抑制纹波的磁铁的示意图；
图3为如图1A所示的同步加速器中电磁铁的等效电路图；
图4为如图2所示的能够抑制纹波的磁铁的等效电路图；
图5为本申请实施例中的参数确定方法的流程示意图；
图6A为本申请实施例中的励磁电流的时域曲线；
图6B为本申请实施例中的励磁电流的频域曲线；
图6C为本申请实施例中预设的目标传递函数的幅度、相位和群时延响应曲线；
图7为本申请实施例中的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在实际应用中，通常同步加速器中会设置一台或多台如图1A所示的电磁铁，通过一台电源串联供电。参见图1B所示，由于实际电源输出的电流总是存在电流纹波，在带有电流纹波的电流流入同步加速器中的电磁铁后，电磁铁就会产生带有磁场纹波的磁场，导致降低了磁场控制精度，从而影响了同步加速器的束流品质。
因此，同步加速器大多有严格的磁铁电源纹波指标，例如，欧洲核子中心对质子医疗装置研究报告指出100Hz(赫兹)磁场纹波低于10ppm(parts per million，百万分之一)，这对同步加速器中所使用的电磁铁和电源提出了非常高的要求。
在相关技术中，对同步加速器的磁场纹波抑制是从电源端进行的，主要包括以下两个方面：
(1)、通过降低电源输出电流纹波来对同步加速器的磁场纹波进行抑制。
主要措施包括：优化有源和无源滤波器、提高零磁通电流互感器的精度、采用先进的反馈控制算法等。但是，随着电源纹波精度的提高其成本也越来越高，而且，以现有电源技术水平纹波精度提高的空间也不大，难以胜任更高纹波精度的要求。
(2)、通过降低电源到磁铁配电网络的噪声耦合和传输来对同步加速器的磁场纹波进行抑制。
主要措施包括：采用对称布线的磁铁供电方法有效分离共模和差模噪声分别进行抑制。但是，这种方法需要对整个磁铁供电网络进行改造和优化，成本也较高，而且对于不同的磁铁，供电布线都需要精心设计和逐一调试，需要时间较长。
可见，在电源端抑制磁场纹波成本较高。
为此，本申请发明人提出一种能够抑制纹波的磁铁，能够直接在磁铁端抑制磁场纹波。在实际应用中，可以将该能够抑制纹波的磁铁应用于同步加速器中，如此，通过在磁铁端抑制有害的磁场纹波，保留有效的磁场，不但能够提高束流品质，而且成本较低。
图2为本申请实施例中的能够抑制纹波的磁铁的示意图，参见图2所示，该能够抑制纹波的磁铁可以包括：电磁铁10和阻抗网络11，其中，
阻抗网络11包括：设置于电磁铁10的铁芯101上的附加线圈111以及并联在附加线圈111的两端的电阻-电容电路(Resistor-Capacitance circuit，RC电路)112；
阻抗网络11被设置为当电磁铁10的线圈102通入励磁电流时，通过对励磁电流中所包含的电流纹波进行抑制，抑制电磁铁10所产生的磁场中所包含的磁场纹波。
其中，电磁铁是一种通电产生磁场的装置。如图2所示，电磁铁10可以包括：铁芯101以及设置于铁芯101上的线圈102。
在实际应用中，铁芯可以由诸如软铁、硅钢片等在放入外部磁场中容易被外部磁场磁化且在去掉外部磁场后又容易退磁的材料制成。
在一种示例性实施例中，上述电磁铁可以为同步加速器中的二极磁铁或四极磁铁。
在一种示例性实施例中，上述电磁铁可以为如C型磁铁、H型磁铁等。
在本申请其它实施例中，所述电阻-电容电路包括：至少一个电阻器以及至少一个电容器。
在实际应用中，根据形成RC电路的电阻器和电容器的数量的不同，上述RC电路可以为如一次RC电路(这里，一次RC电路是指由一个电阻器和一个电容器组成的电路)等。这里，本申请实施例不做具体限定。
在一种示例性实施例中，以RC电路为一次RC电路为例，仍然参见图2所示，RC电路112可以包括：一个电阻器1121和一个电容器1122，其中，一个电阻器1121和一个电容器1122并联在附加线圈111的两端。
在一种示例性实施例中，以RC电路为多次RC电路为例，RC电路可以包括：多个电阻器和多个电容器，其中，多个电阻器之间串联得到串联电阻，串联电阻并联在附加线圈的两端；多个电容器之间关联得到并联电容，并联电容并联在附加线圈的两端。
当然，除了上述所列出的两种形式的RC电路外，还可以为其它形式的等效电路如图4所示的RC电路，这里，本申请实施例不做具体限定。
在本申请实施例中，上述阻抗网络的参数可以通过如下方式确定：
首先，阻抗网络的电感参数可以是根据阻抗网络开路，电磁铁的线圈通电时测量得到的磁化电感值来确定的；
其次，阻抗网络的电阻参数和阻抗网络的电容参数可以是根据电感参数，通过纹波抑制模型来确定的；其中，纹波抑制模型可以是通过阻抗网络的标准传递函数和预设的目标传递函数得到的，预设的目标传递函数的响应特性介于巴特沃斯响应和贝塞尔响应之间。
在一种示例性实施例中，纹波抑制模型可以是通过将阻抗网络的标准传递函数中的系数与缩放后的目标传递函数的系数值相对应得到的；其中，缩放后的目标传递函数的系数值可以是根据用于激励电磁铁产生磁场的励磁电流、预先给定的响应指标和预设的目标传递函数来确定的。
在一种示例性实施例中，缩放后的目标传递函数的系数值可以是根据调整系数值和频率缩放系数值来计算出；其中，调整系数值是根据阻抗网络的截止角频率和预先给定的响应指标确定出的，而阻抗网络的截止角频率可以是根据预设的目标传递函数的响应曲线确定出的；频率缩放系数值可以是根据阻抗网络的截止角频率和阻抗网络的截止频率计算出的，而阻抗网络的截止频率可以是根据励磁电流计算出的。
下面对能够抑制纹波的磁铁的工作原理进行说明。
图3为如图1所示的同步加速器中电磁铁的等效电路图，从如图3所示的等效电路图可以看出，当电源将励磁电流i1(t)输入至电磁铁的线圈时，励磁电流i1(t)全部流入磁化电感Lm中，这样，导致电磁铁产生的磁场信号中就带有磁场纹波。可见，常规的同步加速器中的电磁铁，磁场纹波并没有被抑制，会降低磁场控制精度影响束流品质。
图4为如图2所示的能够抑制纹波的磁铁的等效电路图，从如图4所示的等效电路图可以看出，当开关闭合时，附加线圈、电阻器和电容器形成阻抗网络，该阻抗网络在低频时阻抗很高，在高频时阻抗很低，当电源将励磁电流i1(t)输入至电磁铁的线圈时，阻抗网络就可以将励磁电流i1(t)中有害的高频的电流纹波i2(t)与有用的低频的电流信号im(t)分离，其中，有害的高频的电流纹波i2(t)会通过电阻器和电容器所形成的负载电路以其他能量形式被损耗掉，而有用的低频的电流信号im(t)则会被保留在磁铁自身的磁化电感Lm中。这样，通过给电磁铁附加阻抗网络就实现了在频域上通过滤波的方法将有用的低频磁场信号和有害的高频磁场纹波分离，以及将有害的磁场纹波以其他能量形式滤除掉和将有用的低频的磁场信号保留在电磁铁上，实现了电磁铁的无源磁场低通滤波，达到通过对励磁电流中所包含的高频电流纹波进行抑制，来实现抑制电磁铁所产生的磁场中所包含的有害的磁场纹波并保留磁铁所产生的磁场中有用的磁场信号的目的。如此，在磁铁端直接抑制磁场纹波，能够避免电源硬件改进，节省供电布线调试的时间，具有结构简单、抗辐射和成本低的特点。
这里，需要说明的是，在等效电路图中的磁化电感是指电磁铁的线圈通电后产生的等效电感。
由上述内容可知，本申请实施例提供的能够抑制纹波的磁铁，应用于同步加速器中，该能够抑制纹波的磁铁可以包括：电磁铁和阻抗网络，其中，阻抗网络包括：设置于电磁铁的铁芯上的附加线圈以及并联在附加线圈的两端的电阻-电容电路；阻抗网络被设置为当电磁铁的线圈通入励磁电流时，通过对励磁电流中所包含的电流纹波进行抑制，抑制电磁铁所产生的磁场中所包含的磁场纹波。如此，只需要在同步加速器中的电磁铁上设置阻抗网络就可以实现在磁铁端抑制磁场纹波，并保留有用的磁场信号，能够避免电源硬件改进，具有结构简单、成本较低的特点。
基于同一发明构思，为最大限度的保证有用的低频的磁场信号的完整性，并实现最佳的高频磁场纹波抑制，本发明还提供一种参数确定方法。
在实际应用中，该参数确定方法可以用于确定上述一个或多个实施例中的能够抑制纹波的磁铁中的阻抗网络的参数。
图5为本申请实施例中的参数确定方法的流程示意图，参见图5所示，该参数确定方法可以包括：
步骤501：获得阻抗网络的电感参数。
其中，阻抗网络的电感参数是在给电磁铁的铁芯设置附加线圈后，在阻抗网络开路，电磁铁的线圈通入励磁电流时所测量得到的磁化电感值(也可称为励磁电感值)。
在实际应用中，当需要给电磁铁设计阻抗网络时，可由本领域技术人员给该电磁铁的铁芯上设置预设匝数的附加线圈，然后使得附加线圈所在的阻抗回路开路，用信号源对处理后的磁铁进行磁铁开环测试，此时附加线圈所在的回路开路没有电流，励磁电流全部流入磁化电感用于产生磁场，此时，本领域技术人员可以使用诸如电感测试仪、RLC测量仪等仪器，就可以准确测量到磁化电感值。这样，就获得了阻抗网络的电感参数。
步骤502：根据电感参数，通过纹波抑制模型，确定出阻抗网络的电阻参数和电容参数。
其中，纹波抑制模型通过阻抗网络的标准传递函数和预设的目标传递函数得到，预设的目标传递函数的响应特性介于巴特沃斯响应和贝塞尔响应之间。
在一种示例性实施例中，上述步骤502可以包括以下步骤5021～步骤5022：
步骤5021：基于用于激励电磁铁产生磁场的励磁电流、预先给定的响应指标和预设的目标传递函数，确定缩放后的目标传递函数的系数值；
其中，缩放后的目标传递函数通过对预设的目标传递函数进行频率缩放得到。
步骤5022：将阻抗网络的标准传递函数中的系数与缩放后的目标传递函数的系数相对应，得到纹波抑制模型。
这里，预先给定的响应指标可以是指同步加速器对磁场纹波抑制和磁场曲线非畸变的指标要求。例如，预先给定的响应指标可以为截止频率范围内幅度和群时延畸变小于5％，50Hz处衰减大于20dB(分贝)，100Hz处衰减大于30dB。
在实际应用中，巴特沃斯响应具有最平的幅度响应，但群时延响应不够平坦；而贝塞尔响应则牺牲幅度响应的平坦性获得最平的群时延响应，因此，本申请发明人创造性地将巴特沃斯响应和贝塞尔响应相结合，提出了介于巴特沃斯响应和贝塞尔响应之间的预设的目标传递函数。这样，使用该预设的目标传递函数所确定出的阻抗网络，能够在截止频率范围内的幅度响应和群时延响应畸变同时最小，降低磁场曲线畸变，实现保证磁场信号完整性。
在一种示例性实施例中，上述预设的目标传递函数可以如下公式(1)所示：
Figure BDA0002427558080000091
在公式(1)中，k表示调整系数，k的取值范围为[2，3]。
这里，当k＝2时预设的目标传递函数的响应特性为巴特沃斯响应，当k＝3时预设的目标传递函数的响应特性为贝塞尔响应。
进一步地，当预设的目标传递函数如公式(1)所示时，上述缩放后的目标传递函数可以如下公式(2)所示：
Figure BDA0002427558080000092
在公式(2)中，As表示用于进行频率缩放的比例系数，k为调整系数。
在本申请其它实施例中，上述步骤5021可以包括以下步骤5021a～步骤5021e：
步骤5021a：根据预设的目标传递函数的响应曲线，确定出阻抗网络的截止角频率；
步骤5021b：基于截止角频率和预先给定的响应指标，确定出调整系数值；
其中，调整系数值是指使得预设的目标传递函数的响应特性在截止角频率处满足预先给定的响应指标的调整系数k的取值；
具体来说，根据预先给定的响应指标，扫描调整系数k值，使截止角频率ωc处的幅度响应和群时延响应满足预先给定的响应指标，就可得到调整系数值k。
举例来说，以k的取值范围为[2，3]为例，可以从端点值2开始，并以0.1为增量，对调整系数k的值进行调整，直至在预设的目标传递函数的响应特性曲线中确定出使得在截止角频率处满足预先给定的响应指标的k的取值。这样，就可以获得所需的目标调整系数值。
步骤5021c：基于励磁电流，计算出阻抗网络的截止频率；
这里，阻抗网络的截止频率用于指示励磁电流中需要被阻抗网络滤除、削弱的电流信号的临界值。具体来说，励磁电流中高于该截止频率的电流信号会被阻抗网络滤除，而低于该截止频率的电流信号会被阻抗网络保留。
在一种示例性实施例中，上述步骤5021c可以包括：通过对励磁电流进行傅里叶变换，计算出励磁电流的最高频率；将最高频率作为截止频率。
这里，通过傅里叶变换(FFT，Fast Fourier Transformation)计算励磁电流信号的最高频率，将其设定为抑制电流纹波的截止频率，从而，将该频率以下的电流信号完全保留，即实现了通过傅里叶变换计算低频的磁场信号的最高频率，将其设定为抑制磁场纹波的截止频率，从而，该频率以下的磁场信号可以完整保留。
步骤5021d：根据截止角频率和截止频率，计算出频率缩放系数值；
在一种示例性实施例中，步骤5021d可以包括：通过频率与角频率之间的关系，确定截止频率对应的角频率；将截止频率对应的角频率与截止角频率之间的比值，确定为目标频率缩放系数值。
具体来说，基于截止角频率和截止频率，通过如下公式(3)计算出频率缩放系数值。
As＝2πfs/ωc 公式(3)；
在公式(3)中，As表示用于进行频率缩放的比例系数；fs表示截止频率；ωc表示截止角频率。
这里，2πfs表示截止频率对应的角频率。
步骤5021e：根据调整系数值和频率缩放系数值，计算出缩放后的目标传递函数的系数值。
具体来说，将调整系数值和频率缩放系数值代入如公式(2)所示的缩放后的目标传递函数中，就可以计算出缩放后的目标传递函数的系数值。
在一种示例性实施例中，以阻抗网络的等效电路图如图4所示为例，那么，阻抗网络的标准传递函数可以如下公式(4)所示。接下来，将如公式(4)所示的阻抗网络的标准传递函数中的系数与如公式(2)所示的缩放后的目标传递函数的系数相对应，就可以得到如下公式(5)所示的纹波抑制模型。最后，将所获得的调整系数值和频率缩放系数值代入如公式(5)所示的纹波抑制模型中就可以计算出所需的阻抗网络的电阻参数和电容参数。
Figure BDA0002427558080000111
在公式(4)中，L表示电感参数，R表示电阻参数，C表示电容参数。
Figure BDA0002427558080000112
在公式(5)中，As表示用于进行频率缩放的比例系数，L表示电感参数，R表示电阻参数，C表示电容参数。
在实际应用中，在给电磁铁设置了预设匝数的附加线圈后，根据计算出的与该预设匝数的附加线圈所对应的电阻参数和电容参数，就可以选择出对应的电阻器和电容器。接下来，本领域技术人员就可以根据如图2所示的电路图来给电磁铁连接阻抗网络，得到能够抑制纹波的磁铁。这样，在能够抑制纹波的磁铁工作过程中，励磁电流中有用的低频的电流信号保留在磁铁自身的磁化电感中，而励磁电流中有害的高频的电流纹波则由电阻器和电容器所组成的电阻-电容电路所消耗掉，这样，附加线圈、电阻器和电容器所组成的阻抗网络就实现了从频域上通过滤波的方法将有用的低频磁场信号和有害的高频磁场纹波分离，将有用的低频磁场信号和有害的高频磁场纹波分离，有用的磁场信号保留在磁铁中，有害的磁场纹波则作为纹波电流流过阻抗网络被负载消耗避免流入磁铁干扰磁场信号，实现了磁铁的无源磁场低通滤波，达到降低磁场纹波的效果，避免电源硬件改进，节省供电布线调试的时间，具有结构简单、抗辐射和成本低的特点。
此外，当所计算出的电阻参数和电容参数不能找到与之对应的合适的一个电阻器和一个电容器时，本领域技术人员可以调整所设置的附加线圈的匝数，重新测量所需的阻抗网络的电感参数，进而计算出对应的电容参数和电阻参数。或者，本领域技术人员也可以将多个不直接满足该电阻参数的电阻器进行组合得到符合该电阻参数的等效电阻，多个不直接满足该电容参数的电阻器进行组合得到符合该电容参数的等效电容，基于等效电阻和等效电容来根据如图2和图4所示的电路图来给磁铁连接阻抗网络。
基于前述实施例，本申请实施例还提供一种用于任意电磁铁的阻抗网络的参数确定方法。
下面以如图2所示的磁铁的阻抗网络为例，对确定阻抗网络的参数的方式进行详细说明。
步骤1：假设用于激励磁铁产生磁场的励磁电流i1(t)的时域曲线如图6A所示，通过傅里叶变换方法对励磁电流进行处理，计算出其
Figure BDA0002427558080000121
频率范围如图6B所示，这样，就可以确定出截止频率fs为10Hz。
步骤2：预先设计如公式(1)所示的介于巴特沃斯响应和贝塞尔响应之间的归一化的目标传递函数Hnorm(s)，然后，假设根据该预设的目标传递函数可以得到它的幅度、相位和群时延响应曲线如图6C所示。
步骤3：根据如图6C所示的幅度、相位和群时延响应曲线，就可以确定出截止角频率ωc＝1。
步骤4：假设同步加速器对应的预先给定的响应指标包括：截止频率范围内幅度和群时延畸变小于5％，50Hz处衰减大于20dB，100Hz处衰减大于30dB为例，那么，扫描调整系数k值，可以确定出当k＝2.4时截止角频率ωc＝1处的幅度响应和群时延响应满足该响应指标要求，那么，就可以确定需要的调整系数值为k＝2.4，进而就可以确定出整个预设的目标传递函数Hnorm(s)如下公式(6)所示：
Figure BDA0002427558080000122
步骤5：根据步骤1确定的截止频率fs为10Hz以及步骤3确定的截止角频率ωc＝1，就可以计算出用于缩放的比例系数As的值为As＝2πfs/ωc＝62.8。
步骤6：通过该比例系数值As＝62.8将预设的目标传递函数Hnorm(s)的频率进行缩放，即将预设的目标传递函数Hnorm(s)的拉普拉斯算子s用s/As代替，得到如下公式(7)所示的缩放后的目标传递函数：
Figure BDA0002427558080000131
步骤7：断开磁铁和电源的连接，用信号源进行磁铁开环测试，即在阻抗网络开路时对电磁铁的线圈通电来测量磁铁的磁化电感值(也可称为励磁电感值)，本领域技术人员使用电感测试仪或者RLC测量仪可以准确测得磁化电感L＝32mH(毫亨)。这时，磁化电流全部流入磁化电感用于产生磁场。
步骤8：用如上公式(4)所示的阻抗网络的标准传递函数对计算给出的缩放后的目标传递函数进行逼近，即将阻抗网络的标准传递函数中的系数与缩放后的目标传递函数的系数值相对应，得到公式(5)中的
Figure BDA0002427558080000132
和As·k＝1/RC，进而，就可以计算出电阻参数为R＝2Ω(欧姆)和电容参数为C＝3.3mF(毫法)。
步骤9：用上述过程计算得到的电阻参数R和电容参数C来选择电阻器和电容器，然后，按照图2所示的电路图连接磁铁的阻抗网络。这样，就得到了能够抑制纹波的磁铁。
步骤10：当执行步骤1～步骤9后，现有的电阻器的电阻参数不能满足所得到的电阻参数，和/或，现有的电容器的电容参数不能满足所得到的电容参数，可以重新执行步骤7，给电磁铁设置其它匝数的附加线圈，重新测量得到新的电感参数，然后重新执行步骤8～步骤9，根据新的电感参数来确定新的电阻参数和新的电容参数。
基于同一发明构思，本申请实施例提供一种计算机设备。图7为本申请实施例中的计算机设备的结构示意图，参见图7所示，该计算机设备70包括：至少一个处理器701；以及与处理器701连接的至少一个存储器702、总线703；其中，处理器701、存储器702通过总线703完成相互间的通信；处理器701用于调用存储器702中的程序指令，以执行上述一个或多个实施例中的参数确定方法的步骤。
上述处理器可由中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器(MicroProcessor Unit，MPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等实现。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存储器(Random Access Memory，RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(Read Only Memory，ROM)或闪存(Flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
需要说明的是，在本申请实施例中，如果以软件功能模块的形式实现上述一个或多个实施例中的参数确定方法，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分。
相应地，基于同一发明构思，本申请实施例再提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在计算机设备执行上述一个或多个实施例中的参数确定方法的步骤。
这里需要指出的是：以上计算机设备或计算机可读存储介质实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请计算机设备或计算机可读存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。
本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。
此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (9)

1.一种能够抑制纹波的磁铁，其特征在于，应用于同步加速器中，所述能够抑制纹波的磁铁包括：电磁铁和阻抗网络，其中，
所述阻抗网络包括：设置于所述电磁铁的铁芯上的附加线圈以及并联在所述附加线圈的两端的电阻-电容电路；
所述阻抗网络被设置为当所述电磁铁的线圈通入励磁电流时，通过对所述励磁电流中所包含的电流纹波进行抑制，抑制所述电磁铁所产生的磁场中所包含的磁场纹波；
其中，所述阻抗网络的参数通过如下方式确定：
所述阻抗网络的电感参数根据所述阻抗网络开路，所述电磁铁通电时测量得到的磁化电感值确定；
所述阻抗网络的电阻参数和电容参数根据所述电感参数，通过纹波抑制模型确定，其中，所述纹波抑制模型通过所述阻抗网络的标准传递函数和预设的目标传递函数得到，所述预设的目标传递函数的响应特性介于巴特沃斯响应和贝塞尔响应之间。
2.根据权利要求1所述的能够抑制纹波的磁铁，其特征在于，所述纹波抑制模型通过所述阻抗网络的标准传递函数和预设的目标传递函数得到，包括：
所述纹波抑制模型根据阻抗网络的标准传递函数中的系数与缩放后的目标传递函数的系数相对应得到，其中，所述缩放后的目标传递函数的系数值根据所述励磁电流、预先给定的响应指标和所述预设的目标传递函数确定，所述缩放后的目标传递函数通过对所述预设的目标传递函数进行频率缩放得到。
3.一种同步加速器，其特征在于，所述同步加速器包括：一个或多个如权利要求1或2所述的能够抑制纹波的磁铁。
4.一种参数确定方法，其特征在于，应用于如权利要求1或2所述的能够抑制纹波的磁铁中；
所述方法包括：
获得阻抗网络的电感参数，其中，所述电感参数为在所述阻抗网络开路，电磁铁的线圈通入励磁电流时所测量得到的磁化电感值；
根据所述电感参数，通过纹波抑制模型，确定出所述阻抗网络的电阻参数和电容参数，其中，所述纹波抑制模型通过所述阻抗网络的标准传递函数和预设的目标传递函数得到，所述预设的目标传递函数的响应特性介于巴特沃斯响应和贝塞尔响应之间。
5.根据权利要求4所述的参数确定方法，其特征在于，所述纹波抑制模型通过所述阻抗网络的标准传递函数和预设的目标传递函数得到，包括：
基于所述励磁电流、预先给定的响应指标和所述预设的目标传递函数，确定缩放后的目标传递函数的系数值；其中，所述缩放后的目标传递函数通过对所述预设的目标传递函数进行频率缩放得到；
将阻抗网络的标准传递函数中的系数与所述缩放后的目标传递函数的系数相对应，得到所述纹波抑制模型。
6.根据权利要求5所述的参数确定方法，其特征在于，所述预设的目标传递函数如下所示：
Figure FDA0002919576610000021
其中，k为调整系数，k的取值范围为[2，3]，Hnorm(s)为目标传递函数，s为拉普拉斯算子；
所述缩放后的目标传递函数如下所示：
Figure FDA0002919576610000022
其中，As为比例系数，k为调整系数，H(s)为缩放后的目标传递函数。
7.根据权利要求5所述的参数确定方法，其特征在于，所述基于所述励磁电流、预先给定的响应指标和所述预设的目标传递函数，确定缩放后的目标传递函数的系数值，包括：
根据所述预设的目标传递函数的响应曲线，确定出所述阻抗网络的截止角频率；
基于所述截止角频率和所述预先给定的响应指标，确定出调整系数值，其中，所述调整系数值是指使得所述预设的目标传递函数的响应特性在所述截止角频率处满足所述预先给定的响应指标的调整系数的取值；
基于所述励磁电流，计算出所述阻抗网络的截止频率；
根据所述截止角频率和所述截止频率，计算出频率缩放系数值；
根据所述调整系数值和所述频率缩放系数值，计算出缩放后的目标传递函数的系数值。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在计算机设备执行如权利要求4至7任一项所述的参数确定方法的步骤。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括：
至少一个处理器；
以及与所述处理器连接的至少一个存储器、总线；
其中，所述处理器、存储器通过所述总线完成相互间的通信；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，以执行如权利要求4至7任一项所述的参数确定方法的步骤。
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