CN111462975B - 一种磁场产生方法、同步加速器、存储介质和设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种磁场产生方法、同步加速器、存储介质和设备，所述磁场产生方法包括：获得设定磁场曲线；基于设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；根据设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，预置电流曲线在时域中表现为相对设定电流曲线有预置电流补偿量，预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；基于预置电流曲线，控制同步加速器的磁铁产生磁场。如此，能避免束流轨道因涡流误差发生较大的偏移，减小束流引出前的等待时间，提高同步加速器的引出效率。

Description

一种磁场产生方法、同步加速器、存储介质和设备

技术领域

本申请涉及核技术领域，尤其涉及一种磁场产生方法、同步加速器、存储介质和设备。

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，根据法拉第电磁感应定律，快速变化磁场在同步加速器中的磁铁周围的金属导体上感应出涡电流，涡电流产生反向磁场会导致磁铁输出的实际磁场总是小于设定磁场，即产生了涡流误差，进而，产生的涡流误差会导致同步加速器中的束流轨道发生较大的偏移，需要等待一定时间才能开始束流引出，导致增加了束流引出前的等待时间，降低了同步加速器的引出效率。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种磁场产生方法、同步加速器、存储介质和设备，能够避免束流轨道因涡流误差发生较大的偏移，减小束流引出前的等待时间，提高同步加速器的引出效率。

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磁场产生方法，应用于同步加速器中，所述方法包括：获得设定磁场曲线；基于所述设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，所述含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；基于所述预置电流曲线，控制同步加速器的磁铁产生磁场。

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：控制系统、电源和磁铁；

所述控制系统包括：磁场曲线生成模块、磁场电流转换模块和电流曲线预置模块；其中，

所述磁场曲线生成模块，用于生成设定磁场曲线；将所述设定磁场曲线发送给所述磁场电流转换模块；

所述磁场电流转换模块，用于基于所述设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；将所述设定电流曲线发送给所述电流曲线预置模块；

所述电流曲线预置模块，用于根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，所述含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；将所述预置电流曲线发送给所述电源；

所述电源，用于按照所述预置电流曲线，输出对应的励磁电流至所述磁铁；

所述磁铁，用于在所述励磁电流的作用下产生磁场。

第三方面，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电子设备执行以下步骤：获得设定磁场曲线；基于所述设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，所述含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；输出所述预置电流曲线对应的文件。

第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括：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，以执行以下步骤：获得设定磁场曲线；基于所述设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，所述含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；输出所述预置电流曲线对应的文件。

本申请实施例提供的磁场产生方法、同步加速器、存储介质和设备，在获得了设定磁场曲线后，就可以基于设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线，然后，根据设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，预置电流曲线在时域中表现为相对设定电流曲线有预置电流补偿量，预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；最后，基于预置电流曲线，控制同步加速器的磁铁产生磁场。这样，由于预置电流曲线相对于设定电流曲线有预置电流补偿量，则磁铁在与预置电流曲线对应的励磁电流的励磁作用下会产生包含预置磁场补偿量的磁场，预置磁场补偿量能够抵消涡流效应产生的磁场误差(即涡流误差)，从而，能够避免束流轨道因涡流误差发生较大的偏移，减小束流引出前的等待时间，提高同步加速器的引出效率。

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1为本申请实施例中的磁场产生方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中的涡流效应等效电路模型的示意图；

图3A为本申请实施例中的设定电流曲线以及预置电流曲线的示意图；

图3B为本申请实施例中的设定磁场曲线以及随设定电流曲线变化的磁场曲线的示意图；

图3C为本申请实施例中的随预置电流曲线变化的磁场曲线的示意图；

图3D为本申请实施例中的束流轨道的示意图；

图4为本申请实施例中的同步加速器的结构示意图；

图5为本申请实施例中的电子设备的结构示意图。

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。

本申请实施例提供一种磁场产生方法。在实际应用中，该磁场产生方法可应用于同步加速器中，能够避免束流轨道因涡流误差发生较大的偏移，无需等待一定时间才开始束流引出，减小束流引出前的等待时间，提高同步加速器的引出效率。

图1为本申请实施例中的磁场产生方法的流程示意图，参见图1所示，该磁场产生方法可以包括：

步骤101：获得设定磁场曲线；

在一种示例性实施例中，当需要使用同步加速器产生束流时，用户就可以在同步加速器上设置加速时间和引出能量，这样，就可以根据用户设定的加速时间和引出能量来生成该设定磁场曲线。这样，就获得了设定磁场曲线。

步骤102：基于设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；

在一种示例性实施例中，在获得了设定磁场曲线后，可以通过同步加速中内置的用于反映磁感应强度B与励磁电流I之间的关系的磁滞回线，来将设定磁场曲线转化为设定电流曲线，这样，就生成了与设定磁场曲线对应的设定电流曲线。

这里，磁滞回线用于反映同步加速器中的磁铁的磁化性能，可以表示磁感应强度B与磁场强度H之间的关系，而磁场强度H与励磁电流I之间的关系为

其中，N为磁铁的线圈的匝数，L为磁铁的磁路长度，即磁滞回线也可以表示磁感应强度B与励磁电流I之间的关系。

步骤103：根据设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线；

其中，辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，预置电流曲线在时域中表现为相对设定电流曲线有预置电流补偿量，预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场。

应理解的是，由于预先根据同步加速器的磁铁的涡流效应所建立的含待定参数的涡流误差传递函数是反应该磁铁的固有属性的，因此，在系统校正阶段针对不同的设定磁场曲线不需要重新做系统辨识，而是可以沿用同一辨识后的涡流误差传递函数来对不同的设定电流曲线进行涡流误差校正的，来得到对应的预置电流曲线。

在一种示例性实施例中，上述步骤103可以包括：在拉普拉斯域，将涡流误差传递函数的倒数与设定电流曲线相乘，得到预置电流曲线，使得预置电流曲线在时域中表现为相对设定电流曲线有预置电流补偿量。

下面以步骤S0～步骤S5为例，对如何得到辨识后的涡流误差传递函数进行说明。

步骤S0，根据同步加速器的磁铁的涡流效应在拉普拉斯域建立含待定参数的涡流误差传递函数；

在本申请实施例中，本申请发明人创造性地根据法拉第电磁感应原理，将磁铁线圈上流过的励磁电流作为一次侧电流，所产生的快速变化磁场在线圈、端板等周围的第k个导体上产生的涡电流作为k次侧电流，一次侧电流与k次侧电流形成互感电流，可以得到如图2所示的涡流效应等效电路模型。接下来，根据如图2所示的涡流效应等效电路模型，就可以建立出同步加速器的磁铁的涡流效应对应的含待定参数的涡流误差传递函数如下公式(1)所示。

在公式(1)中，H_EC(s)表示涡流误差传递函数，s为拉普拉斯算符，k表示系统阶次，c_k表示k次侧电流指数衰减幅度，ω_k表示k次侧电指数衰减时间常数。

接下来，通过执行步骤S1～步骤S5，对如公式(1)所示的含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识，就可以得到辨识后的涡流误差传递函数。

举例来说，以系统阶次为2次为例，假设以最小二乘系统辨识法对待定参数c_k和ω_k进行辨识，得到的各个参数的估计值如下公式(2)所示：

在公式(2)中，c₁表示一次侧电流指数衰减幅度，ω₁表示一次侧电指数衰减时间常数；c₂表示二次侧电流指数衰减幅度，ω₂表示二次侧电指数衰减时间常数。

那么，就可以得到该同步加速器的磁铁对应的辨识后的涡流误差传递函数如下公式(3)所示。

步骤S1，获得多个束流位置信息；

在一种示例性实施例中，当需要获得同步加速器的磁铁对应的辨识后的涡流误差传递函数时，用户就可以在同步加速器上设置加速时间和引出能量，这样，就可以根据用户设定的加速时间和引出能量来生成对应的样本磁场曲线。接下来，将样本磁场曲线转为样本电流曲线，控制同步加速器中的电源按照样本电流曲线，给同步加速器中的磁铁输出对应的样本励磁电流，控制同步加速器的磁铁产生相应的磁场，并在束流引出阶段通过同步加速器中的束流位置探测器测量出多个束流位置信息。这样，就获得了所需要的多个束流位置信息。

举例来说，同步加速器中可以设置有一组束流位置探测器，其中，一组束流位置探测器可以包括多个束流位置探测器，且各个束流位置探测器的设置位置是不相同的。假设在束流引出阶段中的某一时刻，由该一组束流位置探测器采集到一组束流位置信息，接下来，可以将所采集到的一组束流位置信息的均值确定为上述步骤S1中的一个束流位置信息，或者，也可以将所采集到的一组束流位置信息的任意一个确定为上述步骤S1中的一个束流位置。当然，还可以为其它确定方式，这里，本申请实施例不做具体限定。

步骤S2，从多个束流位置信息中，确定出最大的束流位置信息；

步骤S3，将最大的束流位置信息分别与多个束流位置信息中每一个相减，得到多个束流轨道误差观测值；

在具体实施过程中，当获得了多个束流位置信息后，就可以使用如下公式(4)来得到多个束流轨道误差观测值。

ΔX_i＝max(X)-X_i 公式(4)；

在公式(4)中，ΔX_i表示第i个束流轨道误差观测值，max(X)表示最大的束流位置信息，X_i表示第i个束流位置信息，i为大于1的正整数。

步骤S4，将多个束流轨道误差观测值中的每一个分别与用于表征涡流误差与束流轨道误差之间的线性关系的比例因子相乘，得到多个涡流误差观测值；

在具体实施过程中，由于涡流误差造成束流轨道误差，且涡流误差与束流轨道误差成线性，那么，当获得了多个束流轨道误差观测值后，就可以使用如下公式(5)根据多个束流轨道误差观测值来得到多个涡流误差观测值。

ΔB_i＝ΔX_i·D 公式(5)；

在公式(5)中，ΔB_i表示第i个涡流误差观测值，ΔX_i表示第i个束流轨道误差观测值，D为用于表征涡流误差与束流轨道误差之间的线性关系的比例因子。

在一种示例性实施例中，比例因子D的取值可以设为0.3。在实际应用中，比例因子D的取值具体可由本领域技术人员根据实验来测定，本申请实施例不做具体限定。

步骤S5，基于多个涡流误差观测值，对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识，得到辨识后的涡流误差传递函数。

在具体实施过程中，在获得了多个涡流误差观测值后，就可以对如公式(1)所示的含待定参数的涡流误差传递函数中的待定参数k、c_k和ω_k进行系统辨识，得到待定参数k、c_k和ω_k各自对应的估计值，再将k、c_k和ω_k各自对应的估计值代入上述公式(1)中，就可以得到所需的辨识后的涡流误差传递函数。

在实际应用中，上述系统辨识方法可以为如最小二乘系统辨识法、极大似然系统辨识法、小波网络系统辨识法、神经网络系统辨识法等。这里，本申请实施例不做具体限定。

步骤104：基于预置电流曲线，控制同步加速器的磁铁产生磁场。

在具体实施过程中，由于预置电流曲线相对于设定电流曲线有预置电流补偿量，则磁铁在与预置电流曲线对应的励磁电流的励磁作用下所产生的随预置电流曲线变化的磁场中会含有预置磁场补偿量，该预置磁场补偿量能够抵消涡流效应产生的磁场误差(即涡流误差)。因此，磁铁在与预置电流曲线对应的励磁电流的励磁作用下所产生的实际磁场可以与设定磁场曲线相一致。

在一种示例性实施例中，上述步骤104可以包括：通过控制同步加速器中的电源按照预置电流曲线给同步加速器中的磁铁输出对应的励磁电流，控制同步加速器中的磁铁产生磁场。

举例来说，参见图3A和图3B所示，在相关技术中，当同步加速器中的电源按照设定电流曲线11，给同步加速器中的磁铁输出对应的励磁电流时，在电流上升阶段，磁铁会产生快速变化的磁场，所产生的快速变化磁场在磁铁周围的金属导体(如线圈、端板等)上会产生涡电流，而涡电流会产生反向磁场，所产生的反向磁场会导致磁铁产生的随设定电流曲线变化的实际磁场21总是小于设定磁场22，即产生了磁场误差(即涡流误差，其中，涡流误差的大小与磁场变化速率和铁芯厚度成正比，与铁芯电阻率成反比)。涡流误差导致磁铁输出的实际磁场21相对于设定磁场曲线22有滞后现象，如果在该阶段开始进行束流引出，就会因涡流误差引起束流轨道产生较大的偏移，因此，往往需要等待一定时间直至涡流误差逐渐消失时才能开始束流引出，这又会降低同步加速器的引出效率和灵活性；

而在本申请实施例中，参见图3A和图3C所示，当同步加速器中的电源按照预置电流曲线12，给同步加速器中的磁铁输出对应的励磁电流时，磁铁铁芯在励磁电流作用下在气隙处产生随预置电流曲线变化的磁场，由于在时域上预置电流曲线12与设定电流曲线11相比有预置电流补偿量，那么，在电流上升阶段，随预置电流曲线变化的磁场中所包含的由预置电流补偿量对应的励磁电流所产生的磁场就可以抵消涡电流所产生的反向磁场，即磁铁产生的随预置电流曲线变化的磁场相对磁铁产生的随设定电流曲线变化的磁场补偿了涡流误差，这样，磁铁输出的实际磁场23就可以与设定磁场22是一致的。从而，在该阶段开始进行束流引出就不会出现束流轨道因涡流误差产生较大的偏移的问题，进而，无需等到一定时间才能开始束流引出，实现了减小束流引出前的等待时间，提高同步加速器的引出效率和灵活性。

又举例来说，参见图3A和图3D所示，当同步加速器中的电源按照设定电流曲线11，给同步加速器中的磁铁输出对应的励磁电流时，束流轨道31因涡流误差出现了较大的偏移；而当同步加速器中的电源按照预置电流曲线12，给同步加速器中的磁铁输出对应的励磁电流时，束流轨道32并未因涡流误差出现较大的偏移，整体较为稳定，因此，通过预置电流曲线来输出励磁电流，能够得到与设定磁场曲线相一致的磁场，能够避免束流轨道因涡流误差发生较大的偏移。

至此，便完成了磁场产生的过程。

由上述内容可知，本申请实施例所提供的磁场产生方法，在获得了设定磁场曲线后，就可以基于设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线，然后，根据设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，预置电流曲线在时域中表现为相对设定电流曲线有预置电流补偿量，预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；最后，基于预置电流曲线，控制同步加速器的磁铁产生磁场。这样，由于预置电流曲线相对于设定电流曲线有预置电流补偿量，则磁铁在与预置电流曲线对应的励磁电流的励磁作用下所产生的随预置电流曲线变化的磁场中会含有预置磁场补偿量，而该预置磁场补偿量能够抵消因涡流效应产生的磁场误差(即涡流误差)，如此，能够避免束流轨道因涡流误差发生较大的偏移，减小束流引出前的等待时间，提高同步加速器的引出效率。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种同步加速器。图4为本申请实施例中的同步加速器的结构示意图，参见图4所示，该同步加速器可以包括：控制系统41、电源42和磁铁43；

控制系统41可以包括：磁场曲线生成模块411、磁场电流转换模块412和电流曲线预置模块413；其中，

磁场曲线生成模块411，用于生成设定磁场曲线；将设定磁场曲线发送给磁场电流转换模块411；

磁场电流转换模块412，用于基于设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；将设定电流曲线发送给电流曲线预置模块413；

电流曲线预置模块413，用于根据设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，预置电流曲线在时域中表现为相对设定电流曲线有预置电流补偿量，预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；将预置电流曲线发送给电源42；

电源42，用于按照预置电流曲线，输出对应的励磁电流至磁铁43；

磁铁43，用于在励磁电流的作用下产生磁场。

在具体实施过程中，由于预置电流曲线相对于设定电流曲线有预置电流补偿量，则磁铁在与预置电流曲线对应的励磁电流的励磁作用下所产生的随预置电流曲线变化的磁场中会有预置磁场补偿量，预置磁场补偿量能够抵消涡流效应产生的磁场误差(即涡流误差)，从而，磁铁在与预置电流曲线对应的励磁电流的励磁作用下能够产生与设定磁场曲线相一致的实际磁场。如此，能够避免束流轨道因涡流误差发生较大的偏移，减小束流引出前的等待时间，提高同步加速器的引出效率。

在本申请其它实施例中，仍然参见图4所示，该同步加速器还可以包括：通信模块44；其中，

电流曲线预置模块413，用于将预置电流曲线发送给电源42可以包括：电流曲线预置模块413，用于通过通信模块44将预置电流曲线以二进制文件使用网络下发给电源42；

对应地，电源42，用于按照预置电流曲线，输出对应的励磁电流至磁铁43，可以包括：电源42，用于按照预置电流曲线的二进制文件输出对应的励磁电流至磁铁43，以使磁铁43在励磁电流的作用下产生随预置电流曲线变化的磁场，即产生与设定磁场曲线相一致的磁场。

在本申请实施例中，所述电流曲线预置模块，用于根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，可以包括：所述电流曲线预置模块，用于在拉普拉斯域，将所述涡流误差传递函数的倒数与所述设定电流曲线相乘，得到所述预置电流曲线，使得所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场。

在本申请实施例中，磁场曲线生成模块，用于获得设定磁场曲线，可以包括：磁场曲线生成模块，用于获得用户设定的加速时间和引出能量；根据加速时间和引出能量，生成设定磁场曲线。

在本申请其它实施例中，该同步加速器还可以包括：束流位置探测器；其中，

磁场曲线生成模块，还用于生成样本磁场曲线；将样本磁场曲线发送给磁场电流转换模块；

磁场电流转换模块，还用于基于样本磁场曲线，生成对应的样本电流曲线；将样本电流曲线发送给电流曲线预置模块；

电源，用于按照样本电流曲线，输出对应的样本励磁电流至磁铁；

磁铁，用于在样本励磁电流的作用下产生磁场；

束流位置探测器，用于采集多个束流位置信息，其中，束流位置信息是在给样本磁场曲线作用下，同步加速器在引出阶段所产生的束流轨道的变化数据；将多个束流位置信息输出至电流曲线预置模块；

电流曲线预置模块，还用于从多个束流位置信息中，确定出最大的束流位置信息；将最大的束流位置信息分别与多个束流位置信息中每一个相减，得到多个束流轨道误差观测值；将多个束流轨道误差观测值中的每一个分别与用于表征涡流误差与束流轨道误差之间的线性关系的比例因子相乘，得到多个涡流误差观测值；基于多个涡流误差观测值，对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识，得到辨识后的涡流误差传递函数。

基于同一发明构思，本申请实施例提供一种电子设备。图5为本申请实施例中的电子设备的结构示意图，参见图5所示，该电子设备50包括：至少一个处理器501；以及与处理器501连接的至少一个存储器502、总线503；其中，处理器501、存储器502通过总线503完成相互间的通信；处理器501用于调用存储器502中的程序指令，以执行以下步骤：获得设定磁场曲线；基于所述设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，所述含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；输出所述预置电流曲线对应的文件。

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磁场产生方法，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电子设备(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，上述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电子设备执行以下步骤：获得设定磁场曲线；基于所述设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，所述含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；输出所述预置电流曲线对应的文件。

这里需要指出的是：以上同步加速器、电子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。对于本申请同步加速器、电子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、系统、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 (10)

1.一种磁场产生方法，其特征在于，应用于同步加速器中，所述方法包括：

获得设定磁场曲线；

基于所述设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；

根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，所述含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；

基于所述预置电流曲线，控制同步加速器的磁铁产生磁场；

所述根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，包括：

在拉普拉斯域，将所述涡流误差传递函数的倒数与所述设定电流曲线相乘，得到所述预置电流曲线，使得所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量；

所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，包括：

获得多个束流位置信息；从所述多个束流位置信息中，确定出最大的束流位置信息；将所述最大的束流位置信息分别与所述多个束流位置信息中每一个相减，得到多个束流轨道误差观测值；将所述多个束流轨道误差观测值中的每一个分别与用于表征涡流误差与束流轨道误差之间的线性关系的比例因子相乘，得到多个涡流误差观测值；基于所述多个涡流误差观测值，对所述含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识，得到所述辨识后的涡流误差传递函数；

所述基于所述预置电流曲线，控制同步加速器的磁铁产生磁场，包括：

通过控制同步加速器中的电源按照所述预置电流曲线，给同步加速器中的磁铁输出对应的励磁电流，控制所述同步加速器中的磁铁磁场。

2.根据权利要求1所述的磁场产生方法，其特征在于，所述含待定参数的涡流误差传递函数的公式为：

其中，H_EC(s)表示涡流误差传递函数，s为拉普拉斯算符，k表示系统阶次，c_k表示k次侧电流指数衰减幅度，ω_k表示k次侧电指数衰减时间常数。

3.根据权利要求2所述的磁场产生方法，其特征在于，所述基于所述多个涡流误差观测值，对所述含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识，得到所述辨识后的涡流误差传递函数，包括：

基于所述多个涡流误差观测值，采用预设系统辨识方法对含待定参数的涡流误差传递函数中的待定参数k、c_k和ω_k进行系统辨识，得到待定参数k、c_k和ω_k各自对应的估计值，再将k、c_k和ω_k各自对应的估计值代入含待定参数的涡流误差传递函数中，得到所需的辨识后的涡流误差传递函数。

4.根据权利要求3所述的磁场产生方法，其特征在于，所述预设系统辨识方法包括最小二乘系统辨识法、极大似然系统辨识法、小波网络系统辨识法或神经网络系统辨识法。

5.一种同步加速器，其特征在于，所述同步加速器包括：控制系统、电源和磁铁；

所述控制系统包括：磁场曲线生成模块、磁场电流转换模块和电流曲线预置模块；其中，

所述磁场曲线生成模块，用于生成设定磁场曲线；将所述设定磁场曲线发送给所述磁场电流转换模块；

所述磁场电流转换模块，用于基于所述设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；将所述设定电流曲线发送给所述电流曲线预置模块；

所述电流曲线预置模块，用于根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，所述含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；将所述预置电流曲线发送给所述电源；

所述电源，用于按照所述预置电流曲线，输出对应的励磁电流至所述磁铁；

所述磁铁，用于在所述励磁电流的作用下产生磁场；

所述电流曲线预置模块，用于根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，包括：

所述电流曲线预置模块，用于在拉普拉斯域，将所述涡流误差传递函数的倒数与所述设定电流曲线相乘，得到所述预置电流曲线，使得所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；

所述同步加速器还包括：束流位置探测器，所述束流位置探测器，用于采集多个束流位置信息，其中，所述束流位置信息是所述同步加速器在束流引出阶段所产生的束流轨道的变化数据；将所述多个束流位置信息输出至所述电流曲线预置模块；

所述电流曲线预置模块，还用于从所述多个束流位置信息中，确定出最大的束流位置信息；将所述最大的束流位置信息分别与所述多个束流位置信息中每一个相减，得到多个束流轨道误差观测值；将所述多个束流轨道误差观测值中的每一个分别与用于表征涡流误差与束流轨道误差之间的线性关系的比例因子相乘，得到多个涡流误差观测值；基于所述多个涡流误差观测值，对所述含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识，得到所述辨识后的涡流误差传递函数。

6.根据权利要求5所述的同步加速器，其特征在于，所述含待定参数的涡流误差传递函数的公式为：

其中，H_EC(s)表示涡流误差传递函数，s为拉普拉斯算符，k表示系统阶次，c_k表示k次侧电流指数衰减幅度，ω_k表示k次侧电指数衰减时间常数；

所述电流曲线预置模块，基于所述多个涡流误差观测值，对所述含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识，得到所述辨识后的涡流误差传递函数，包括：

基于所述多个涡流误差观测值，采用预设系统辨识方法对含待定参数的涡流误差传递函数中的待定参数k、c_k和ω_k进行系统辨识，得到待定参数k、c_k和ω_k各自对应的估计值，再将k、c_k和ω_k各自对应的估计值代入含待定参数的涡流误差传递函数中，得到所需的辨识后的涡流误差传递函数。

7.根据权利要求5所述的同步加速器，其特征在于，所述磁场曲线生成模块，用于获得设定磁场曲线，包括：

所述磁场曲线生成模块，用于获得用户设定的加速时间和引出能量；根据所述加速时间和引出能量，生成所述设定磁场曲线。

8.根据权利要求5所述的同步加速器，其特征在于，

所述磁场曲线生成模块，还用于生成样本磁场曲线；将所述样本磁场曲线发送给所述磁场电流转换模块；

所述磁场电流转换模块，还用于基于所述样本磁场曲线，生成对应的样本电流曲线；将所述样本电流曲线发送给所述电流曲线预置模块；

所述电源，用于按照所述样本电流曲线，输出对应的样本励磁电流至所述磁铁；

所述磁铁，用于在所述样本励磁电流的作用下产生磁场。

9.一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电子设备执行以下步骤：

获得设定磁场曲线；

基于所述设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；

根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，所述含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；

输出所述预置电流曲线对应的文件；

所述根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，包括：

在拉普拉斯域，将所述涡流误差传递函数的倒数与所述设定电流曲线相乘，得到所述预置电流曲线，使得所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量；

所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，包括：

获得多个束流位置信息；从所述多个束流位置信息中，确定出最大的束流位置信息；将所述最大的束流位置信息分别与所述多个束流位置信息中每一个相减，得到多个束流轨道误差观测值；将所述多个束流轨道误差观测值中的每一个分别与用于表征涡流误差与束流轨道误差之间的线性关系的比例因子相乘，得到多个涡流误差观测值；基于所述多个涡流误差观测值，对所述含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识，得到所述辨识后的涡流误差传递函数。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

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，以执行以下步骤：

获得设定磁场曲线；

基于所述设定磁场曲线，生成对应的设定电流曲线；

根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，其中，所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，所述含待定参数的涡流误差传递函数根据同步加速器的磁铁的涡流效应建立，所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量，所述预置电流补偿量用于产生能够补偿涡流误差的磁场；

输出所述预置电流曲线对应的文件；

所述根据所述设定电流曲线和辨识后的涡流误差传递函数，生成预置电流曲线，包括：

在拉普拉斯域，将所述涡流误差传递函数的倒数与所述设定电流曲线相乘，得到所述预置电流曲线，使得所述预置电流曲线在时域中表现为相对所述设定电流曲线有预置电流补偿量；

所述辨识后的涡流误差传递函数为对含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识得到的，包括：

获得多个束流位置信息；从所述多个束流位置信息中，确定出最大的束流位置信息；将所述最大的束流位置信息分别与所述多个束流位置信息中每一个相减，得到多个束流轨道误差观测值；将所述多个束流轨道误差观测值中的每一个分别与用于表征涡流误差与束流轨道误差之间的线性关系的比例因子相乘，得到多个涡流误差观测值；基于所述多个涡流误差观测值，对所述含待定参数的涡流误差传递函数进行系统辨识，得到所述辨识后的涡流误差传递函数。

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