CN113125176A - 单电磁铁试验台及其自动检测系统 - Google Patents

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CN113125176A CN202110669404.XA CN202110669404A CN113125176A CN 113125176 A CN113125176 A CN 113125176A CN 202110669404 A CN202110669404 A CN 202110669404A CN 113125176 A CN113125176 A CN 113125176A
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    • G—PHYSICS
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    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/1261—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids using levitation techniques

Abstract

本发明涉及单电磁铁试验台及其自动检测系统，单电磁铁试验台包括长定子安装平台、作动器、长定子、电磁铁、悬浮架、簧下配重板、可调空气弹簧阻尼、簧上配重块、磁浮力传感器、磁浮间隙传感器。单电磁铁试验台自动检测系统包括所述单电磁铁试验台、液压伺服控制器系统、数据采集系统。本发明通过自定义桥梁挠度变形波形、不平顺波形以及车速，通过离线迭代后加载至作动器，长定子在作动器的带动下振动，从而精确模拟路况变化，对安装在单电磁铁试验台处的电磁铁的动态特性进行检测。本发明可对路况环境下单电磁铁的动态特性进行检测，实现不同边界条件下测试流程数据的精准化，具有测试便捷、测试边界条件灵活、测试项点全面可调的特点。

Description

单电磁铁试验台及其自动检测系统
技术领域
本发明涉及单电磁铁试验台及其自动检测系统，属于磁浮列车电磁铁悬浮试验技术领域。
背景技术
目前，国内运行的高速磁悬浮列车最高运行速度达到600公里/小时，超高速运行要求磁浮列车中使用的电磁铁具备更好的动态性能，因此在研究、设计、生产及试验等方面，对路况环境下悬浮电磁铁的动态性能的检测至关重要。
相关技术中，并没有路况环境下高速磁浮列车中单电磁铁动态性能的试验装置，无法有效检测电磁铁的动态特性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了单电磁铁试验台及其自动检测系统，具体技术方案如下：
单电磁铁试验台，包括长定子安装平台、位于长定子安装平台下方的作动器、位于长定子安装平台下方的长定子、位于长定子下方的电磁铁、悬浮架、位于长定子安装平台上方的簧下配重板、位于簧下配重板上方的可调空气弹簧阻尼、位于可调空气弹簧阻尼上方的簧上配重块、磁浮力传感器、磁浮间隙传感器，其中：
作动器用于模拟路况环境的变化且用来驱动长定子安装平台；
长定子安装平台用于模拟路面并将路况环境的变化传递至长定子；
簧下配重板用于模拟真实磁悬浮列车的簧下负载；
可调空气弹簧阻尼用于模拟真实磁悬浮列车的空气弹簧阻尼；
簧上配重块用于模拟真实磁悬浮列车的簧上负载；
所述电磁铁与簧下配重板之间通过悬浮架安装固定，所述可调空气弹簧阻尼固定安装在簧下配重板和簧上配重块之间；所述磁浮力传感器用来感知电磁铁对长定子的拉力，所述磁浮力传感器固定安装在长定子安装平台的下部；所述磁浮间隙传感器用来感知长定子与电磁铁之间的间隙值。
作为上述技术方案的改进，所述长定子在作动器的驱动下振动，当长定子与电磁铁之间相对位置发生改变并在振动过程中检测电磁铁的动态特性。
作为上述技术方案的改进，所述电磁铁的动态特性包括磁浮力传感器所感知到电磁铁对长定子的拉力、磁浮间隙传感器所感知到长定子与电磁铁之间的间隙值。
作为上述技术方案的改进，所述作动器设置有四个，四个作动器分别设置在长定子安装平台底部的四周，所述作动器的加载端与长定子安装平台的底部固定连接。
作为上述技术方案的改进，所述长定子安装平台的上部固定安装有多个支撑架，所述支撑架设置在簧下配重板的下方。
单电磁铁试验台自动检测系统，包括所述单电磁铁试验台、液压伺服控制器系统、数据采集系统，其中：
液压伺服控制器系统用于试验波形转换、离线迭代以及向单电磁铁试验台发出控制信号，接收数据采集系统所采集的信号并记录；
所述液压伺服控制器系统包括用来控制作动器作业的液压伺服控制器、上位机、用于进行人机交互的控制界面，所述上位机用于安装控制界面并与液压伺服控制器进行信号交互；
所述单电磁铁试验台中的电磁铁执行液压伺服控制器系统发出的控制信号，并反馈当前执行状态，对所安装的电磁铁进行测试；
所述数据采集系统用于采集电磁铁在测试过程中所对应的间隙信号和力信号，并传输至液压伺服控制器系统，所述间隙信号为磁浮间隙传感器所感知到长定子与电磁铁之间的间隙值，所述力信号为磁浮力传感器所感知到电磁铁对长定子的拉力。
作为上述技术方案的改进，在液压伺服控制器系统中通过输入桥梁挠度变形波形、不平顺波形以及自定义车速，得到路况变化波形，路况变化波形为目标波形；所述桥梁挠度变形波形和不平顺波形来自于实际路况采集、车桥耦合仿真或技术人员自定义；
将桥梁挠度变形波形按照放大系数Kde以及将不平顺波形按照放大系数Kue进行叠加，按照自定义车速计算出压缩系数，经重采样得到目标波形；放大系数Kde为桥梁挠度变形波形的放大系数，用以不同刚度桥梁挠度变形的线性模拟；放大系数Kue为不平顺波形的放大系数，用以不同幅值不平顺波形的线性模拟；其中，桥梁挠度变形波形为Def，不平顺波形为Irr，则压缩前目标波形为Gouc：
Gouc=Def×Kde+Irr×Kue；
压缩系数的计算方法为自定义车速除以基础波形车速；
将所述目标波形通过离线迭代模块得到液压伺服控制器系统的加载信号，液压伺服控制器系统通过对加载信号进行加载来控制单电磁铁试验台所模拟路况环境的变化。
作为上述技术方案的改进，先对单电磁铁试验台加载白噪声信号，识别系统矩阵，根据目标波形和RMS误差对系统矩阵求逆得到驱动信号，加载驱动信号得到单电磁铁试验台响应，单电磁铁试验台响应得到响应信号，响应信号与目标波形进行误差计算得到误差计算值，
若误差计算值大于设定误差值，则返回继续迭代；
若误差计算值小于设定误差值，则停止迭代，得到加载信号。
作为上述技术方案的改进，所述离线迭代模块采用变梯度最小二乘法迭代方式，
当n=1或2时，其迭代梯度表达式为：
Figure 386972DEST_PATH_IMAGE001
；
当n＞2时，其迭代梯度表达式为：
Figure 315613DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，n为迭代次数，k为迭代权重，k可为固定值或关联计算值，Itergtn为第n次迭代的梯度值，Itergt为初始迭代梯度值，RMSEn为第n次迭代的RMS误差，RMSEn-1为第n-1次迭代的RMS误差，RMSEn-2为第n-2次迭代的RMS误差。
作为上述技术方案的改进，所述离线迭代模块的迭代过程包括如下步骤：
在第1次迭代时，目标波形的序列长度为N，目标波形的序列为Dp，Dp,N为Dp数列的第N个值，
Figure 342737DEST_PATH_IMAGE003
；
初始反馈序列为Dq0，
Figure 749448DEST_PATH_IMAGE004
；
其误差序列为De0，
Figure 716267DEST_PATH_IMAGE005
；
其RMS误差为RMSE0，
Figure 550231DEST_PATH_IMAGE006
；
设置初始迭代梯度值为Itergt，Itergt≤1，其系统矩阵为A，经过逆矩阵求得第1次加载序列为Di1；A-1是A的逆矩阵，Itergt0为初始迭代梯度值，i为编号，Di1,N为Di1数列的第N个值，
Figure 235290DEST_PATH_IMAGE007
；
加载至系统后，第1次响应序列为Dq1，Dq1,N为Dq1数列的第N个值，
Figure 445692DEST_PATH_IMAGE008
；
计算第1次迭代后误差序列为De1，
Figure 624607DEST_PATH_IMAGE009
；
其第1次迭代RMS误差为RMSE1，RMS(De1)为第1次迭代后的RMS值，RMS(Dp)为期望RMS值，
Figure 770417DEST_PATH_IMAGE010
；
根据第1次迭代RMS误差计算出迭代梯度后，根据系数经过逆矩阵求得第2次加载序列为Di2，Itergt1为第1次迭代梯度值，Di2,N为Di2数列的第N个值，
Figure 801827DEST_PATH_IMAGE011
；
加载至系统后，第2次响应序列为Dq2，Dq2,N为Dq2数列的第N个值，
Figure 815920DEST_PATH_IMAGE012
；
计算第2次迭代后误差序列为De2，
Figure 491752DEST_PATH_IMAGE013
；
其第2次迭代RMS误差为RMSE2，RMS(De2)为第2次迭代后的RMS值，RMS(Dp)为期望RMS值，
Figure 933097DEST_PATH_IMAGE014
；
根据第2次迭代RMS误差计算出迭代梯度后，根据系数经过逆矩阵求得第3次加载序列为Di3，Itergt2为第2次迭代梯度值，Di3,N为Di3数列的第N个值，
Figure 327169DEST_PATH_IMAGE015
；
加载至系统后，第3次响应序列为Dq3，Dq3,N为Dq3数列的第N个值，
Figure 646418DEST_PATH_IMAGE016
；
计算第3次迭代后误差序列为De3，
Figure 442335DEST_PATH_IMAGE017
；
其第3次迭代RMS误差为RMSE3，RMS(De3)为第3次迭代后的RMS值，RMS(Dp)为期望RMS值，
Figure 320161DEST_PATH_IMAGE018
按照以上步骤，进行第n次迭代，直至其RMS误差小于期望值，停止迭代。
本发明的有益效果：
1、本发明可通过自定义桥梁挠度变形波形、不平顺波形以及车速，通过离线迭代后加载至作动器，长定子在作动器的带动下振动，从而精确模拟路况变化，对安装在单电磁铁试验台处的电磁铁的动态特性进行检测。与现有技术中无法测试路况环境下电磁铁动态特性相比，可以对路况环境下单电磁铁（单个电磁铁）的动态特性进行检测，实现不同边界条件（如车速以及桥梁类型等）下测试流程数据的精准化，具有测试便捷、测试边界条件灵活、测试项点全面可调的特点。
2、本发明的测试流程数据精准，通过离线迭代可精确模拟路况变化。
3、可进行多自由度测试，如Y、Z、Roll、Pitch、Yaw向，可根据需求进行选择。
4、测试边界条件灵活，桥梁挠度变形波形和不平顺波形可来自于实际路况采集、车桥耦合仿真或技术人员自定义等，车速可自定义。
5、测试项点全面可调，可根据需求来增减传感器的数量。
6、本发明以单电磁铁为最小单元，借助混合试验方法，测试磁浮控制系统的稳定控制边界条件；在混合试验过程中最小化试验单元，方便快捷的测试各种边界条件，如车速、桥梁类型、不平顺幅度等。
附图说明
图1为本发明所述单电磁铁试验台的结构示意图；
图2为本发明所述单电磁铁试验台自动检测系统的原理示意图；
图3为本发明实施例所提供的实际路况采集的示意图；
图4为本发明实施例所提供的车桥耦合仿真路况采集的示意图；
图5为本发明实施例所提供挠度变形的波形；
图6为本发明实施例所提供的不平顺波形；
图7为本发明实施例所提供的波形转换示意图；
图8为本发明实施例所提供的目标波形；
图9为本发明所提供的离线迭代的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，所述单电磁铁试验台，包括长定子安装平台2、位于长定子安装平台2下方的作动器1、位于长定子安装平台2下方的长定子3、位于长定子3下方的电磁铁4、悬浮架5、位于长定子安装平台2上方的簧下配重板6、位于簧下配重板6上方的可调空气弹簧阻尼7、位于可调空气弹簧阻尼7上方的簧上配重块8、磁浮力传感器10、磁浮间隙传感器11，其中：
作动器1作为执行机构，用于模拟路况环境的变化且用来驱动长定子安装平台2；
长定子安装平台2用于模拟路面并将路况环境的变化传递至长定子3；
簧下配重板6用于模拟真实磁悬浮列车的簧下负载；
可调空气弹簧阻尼7用于模拟真实磁悬浮列车的空气弹簧阻尼；
簧上配重块8用于模拟真实磁悬浮列车的簧上负载；
所述电磁铁4与簧下配重板6之间通过悬浮架5安装固定，所述可调空气弹簧阻尼7固定安装在簧下配重板6和簧上配重块8之间；所述磁浮力传感器10用来感知电磁铁4对长定子3的拉力，所述磁浮力传感器10固定安装在长定子安装平台2的下部；所述磁浮间隙传感器11用来感知长定子3与电磁铁4之间的间隙值。
电磁铁4安装之后，电磁铁4通电对长定子3产生吸力，因吸力存在会使得电磁铁4对长定子3之间产生拉力。所述长定子3在作动器1的驱动下振动，当长定子3与电磁铁4之间相对位置发生改变并在振动过程中检测电磁铁4的动态特性。
其中，所述电磁铁4的动态特性包括磁浮力传感器10所感知到电磁铁4对长定子3的拉力、磁浮间隙传感器11所感知到长定子3与电磁铁4之间的间隙值。
实施例2
基于实施例1，在本实施例中，所述作动器1设置有四个，四个作动器1分别设置在长定子安装平台2底部的四周，所述作动器1的加载端与长定子安装平台2的底部固定连接。
垂直安装4个作动器1，可模拟Z、Roll、Pitch三向的运动，此处Roll向为绕X旋转方向，Pitch向为绕Y轴旋转方向。
后续还可在Y向增加两个作动器，所述长定子能够在新增的两个作动器的作用下做Y和Yaw向振动，Yaw向为绕Z旋转方向。
实施例3
基于实施例1，在本实施例中，所述长定子安装平台2的上部固定安装有多个支撑架9，所述支撑架9设置在簧下配重板6的下方。支撑架9用于电磁铁4失电状态下为悬浮架5、电磁铁4、簧下配重板6、可调空气弹簧阻尼7以及簧上配重块8提供支撑。支撑架9在本实施例中优选采用柔性结构。
实施例4
如图2所示，单电磁铁试验台自动检测系统，包括如上述实施例所述单电磁铁试验台102、液压伺服控制器系统101、数据采集系统103，其中：
液压伺服控制器系统101用于试验波形转换、离线迭代以及向单电磁铁试验台发出控制信号，接收数据采集系统103所采集的信号并记录；
所述液压伺服控制器系统101包括用来控制作动器1作业的液压伺服控制器1011、上位机1012、用于进行人机交互的控制界面1013，所述上位机1012用于安装控制界面1013并与液压伺服控制器1011进行信号交互；所述液压伺服控制器系统101用于试验波形转换、离线迭代以及向单电磁铁试验台102发出控制指令，接收数据采集系统信号并记录。液压伺服控制器1011向单电磁铁试验台102发出控制指令并接收反馈信号，并提供数据记录以及离线迭代等功能。所述单电磁铁试验台中的电磁铁4执行液压伺服控制器系统101发出的控制信号，并反馈当前执行状态，对所安装的电磁铁4进行测试；
所述数据采集系统103用于采集电磁铁4在测试过程中所对应的间隙信号和力信号，并传输至液压伺服控制器系统101，所述间隙信号为磁浮间隙传感器11所感知到长定子3与电磁铁4之间的间隙值，所述力信号为磁浮力传感器10所感知到电磁铁4对长定子3的拉力。
所述液压伺服控制器系统101还包括UPS1014，UPS1014用于向液压伺服控制器1011和上位机1012提供安全稳定不间断的供电。
单电磁铁试验台102处安装有的单悬浮状态的电磁铁4，用于执行液压伺服控制器系统101发出的控制指令，并反馈当前执行状态，对所安装的单悬浮状态电磁铁4进行测试。
在液压伺服控制器系统101中通过输入桥梁挠度变形波形、不平顺波形以及自定义车速，得到路况变化波形，路况变化波形为目标波形，可将其转换为系统支持格式；所述桥梁挠度变形波形和不平顺波形来自于实际路况采集、车桥耦合仿真或技术人员自定义；现有技术条件下实际路况采集如图3所示；有技术条件下一种车桥耦合仿真路况采集如图4所示。本实施例中所采集波形以100km/h时波形为基础波形，以Z向为例，得到挠度变形波形如图5所示，得到桥梁不平顺波形如图6所示。
将桥梁挠度变形波形按照放大系数Kde以及将不平顺波形按照放大系数Kue进行叠加，按照自定义车速计算出压缩系数，经重采样得到目标波形；放大系数Kde为桥梁挠度变形波形的放大系数，用以不同刚度桥梁挠度变形的线性模拟；放大系数Kue为不平顺波形的放大系数，用以不同幅值不平顺波形的线性模拟；其中，桥梁挠度变形波形为Def，不平顺波形为Irr，则压缩前目标波形为Gouc：
Gouc=Def×Kde+Irr×Kue；
压缩系数的计算方法为自定义车速除以基础波形车速，即将波形进行时域上的压缩。
如图7所示，将桥梁挠度变形波形、不平顺波形分别按照放大系数Kde和Kue进行叠加，按照自定义车速计算出压缩系数，经重采样得到目标波形。此处，仅通过更改放大系数Kde和放大系数Kue即可进行同种梁型不同刚度和不同不平顺的测试。
在本实施例中，放大系数Kde为1，放大系数Kue为2，基础车速为100km/h，自定义车速为200km/h，则压缩系数为2，重采样至512Hz，得到Z向目标波形如图8所示。
将所述目标波形通过离线迭代模块得到液压伺服控制器系统101的加载信号，液压伺服控制器系统101通过对加载信号进行加载来控制单电磁铁试验台所模拟路况环境的变化。
实施例5
在实施例4中，离线迭代的原理如图9所示，先对单电磁铁试验台102加载白噪声信号，识别系统矩阵，根据目标波形和RMS误差（初始为100%）对系统矩阵求逆得到驱动信号，加载驱动信号得到单电磁铁试验台响应，单电磁铁试验台响应得到响应信号，响应信号与目标波形进行误差计算得到误差计算值，
若误差计算值大于设定误差值，则返回继续迭代；
若误差计算值小于设定误差值，则停止迭代，得到加载信号，以保证目标波形的精准复现。
液压伺服控制器系统101通过加载加载信号控制单电磁铁试验台102模拟路况环境的变化。试验时还可按照需求增加或减少传感器和所需值。
实施例6
在实施例5中，离线迭代的具体方法为：
所述离线迭代模块采用变梯度最小二乘法迭代方式，
当n=1或2时，其迭代梯度表达式为：
Figure 935951DEST_PATH_IMAGE001
；
当n＞2时，其迭代梯度表达式为：
Figure 291846DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，n为迭代次数，k为迭代权重，k可为固定值或关联计算值，Itergtn为第n次迭代的梯度值，Itergt为初始迭代梯度值，RMSEn为第n次迭代的RMS误差，RMSEn-1为第n-1次迭代的RMS误差，RMSEn-2为第n-2次迭代的RMS误差。
所述离线迭代模块的迭代过程包括如下步骤：
在第1次迭代时，目标波形的序列长度为N，目标波形的序列为Dp，Dp,N为Dp数列的第N个值，
Figure 66904DEST_PATH_IMAGE003
；
初始反馈序列为Dq0，
Figure 990997DEST_PATH_IMAGE004
；
其误差序列为De0，
Figure 734829DEST_PATH_IMAGE005
；
其RMS误差为RMSE0，
Figure 769782DEST_PATH_IMAGE006
；
设置初始迭代梯度值为Itergt，Itergt≤1，其系统矩阵为A，经过逆矩阵求得第1次加载序列为Di1；A-1是A的逆矩阵，Itergt0为初始迭代梯度值，i为编号，Di1,N为Di1数列的第N个值，
Figure 399346DEST_PATH_IMAGE007
；
加载至系统后，第1次响应序列为Dq1，Dq1,N为Dq1数列的第N个值，
Figure 353396DEST_PATH_IMAGE008
；
计算第1次迭代后误差序列为De1，
Figure 943777DEST_PATH_IMAGE009
；
其第1次迭代RMS误差为RMSE1，RMS(De1)为第1次迭代后的RMS值，RMS(Dp)为期望RMS值，
Figure 907054DEST_PATH_IMAGE010
；
根据第1次迭代RMS误差计算出迭代梯度后，根据系数经过逆矩阵求得第2次加载序列为Di2，Itergt1为第1次迭代梯度值，Di2,N为Di2数列的第N个值，
Figure 266491DEST_PATH_IMAGE011
；
加载至系统后，第2次响应序列为Dq2，Dq2,N为Dq2数列的第N个值，
Figure 158486DEST_PATH_IMAGE012
；
计算第2次迭代后误差序列为De2，
Figure 95218DEST_PATH_IMAGE013
；
其第2次迭代RMS误差为RMSE2，RMS(De2)为第2次迭代后的RMS值，RMS(Dp)为期望RMS值，
Figure 206393DEST_PATH_IMAGE014
；
根据第2次迭代RMS误差计算出迭代梯度后，根据系数经过逆矩阵求得第3次加载序列为Di3，Itergt2为第2次迭代梯度值，Di3,N为Di3数列的第N个值，
Figure 810550DEST_PATH_IMAGE015
；
加载至系统后，第3次响应序列为Dq3，Dq3,N为Dq3数列的第N个值，
Figure 247347DEST_PATH_IMAGE016
；
计算第3次迭代后误差序列为De3，
Figure 671376DEST_PATH_IMAGE017
；
其第3次迭代RMS误差为RMSE3，RMS(De3)为第3次迭代后的RMS值，RMS(Dp)为期望RMS值，
Figure 474990DEST_PATH_IMAGE018
；
按照以上步骤，进行第4、5、6……n次迭代，直至其RMS误差小于期望值，停止迭代。
在上述实施例中，在本发明中，将挠度变形波形、不平顺波形分别按照放大系数Kde和Kue进行叠加，该种叠加方式，好处在于可以自由调节挠度和不平顺的系数，以及模拟不同的车速，可以通过简单的设置，模拟较多的工况。
本发明采用变梯度最小二乘法迭代方式，相对常规的定梯度迭代方式来说，在使用过程中发现，本发明的迭代精度更高且更加稳定。在使用过程中发现，定梯度最小二乘法迭代方式，其最小分辨率的误差控制较大，因此无法应用到本发明。而本发明采用变梯度最小二乘法迭代方式，其最小分辨率的误差控制较小，迭代精度更高，迭代结果更稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.单电磁铁试验台，其特征在于，包括长定子安装平台（2）、位于长定子安装平台（2）下方的作动器（1）、位于长定子安装平台（2）下方的长定子（3）、位于长定子（3）下方的电磁铁（4）、悬浮架（5）、位于长定子安装平台（2）上方的簧下配重板（6）、位于簧下配重板（6）上方的可调空气弹簧阻尼（7）、位于可调空气弹簧阻尼（7）上方的簧上配重块（8）、磁浮力传感器（10）、磁浮间隙传感器（11），其中：
作动器（1）用于模拟路况环境的变化且用来驱动长定子安装平台（2）；
长定子安装平台（2）用于模拟路面并将路况环境的变化传递至长定子（3）；
簧下配重板（6）用于模拟真实磁悬浮列车的簧下负载；
可调空气弹簧阻尼（7）用于模拟真实磁悬浮列车的空气弹簧阻尼；
簧上配重块（8）用于模拟真实磁悬浮列车的簧上负载；
所述电磁铁（4）与簧下配重板（6）之间通过悬浮架（5）安装固定，所述可调空气弹簧阻尼（7）固定安装在簧下配重板（6）和簧上配重块（8）之间；所述磁浮力传感器（10）用来感知电磁铁（4）对长定子（3）的拉力，所述磁浮力传感器（10）固定安装在长定子安装平台（2）的下部；所述磁浮间隙传感器（11）用来感知长定子（3）与电磁铁（4）之间的间隙值。
2.根据权利要求1所述的单电磁铁试验台，其特征在于，所述长定子（3）在作动器（1）的驱动下振动，当长定子（3）与电磁铁（4）之间相对位置发生改变并在振动过程中检测电磁铁（4）的动态特性。
3.根据权利要求2所述的单电磁铁试验台，其特征在于，所述电磁铁（4）的动态特性包括磁浮力传感器（10）所感知到电磁铁（4）对长定子（3）的拉力、磁浮间隙传感器（11）所感知到长定子（3）与电磁铁（4）之间的间隙值。
4.根据权利要求1所述的单电磁铁试验台，其特征在于，所述作动器（1）设置有四个，四个作动器（1）分别设置在长定子安装平台（2）底部的四周，所述作动器（1）的加载端与长定子安装平台（2）的底部固定连接。
5.根据权利要求1所述的单电磁铁试验台，其特征在于，所述长定子安装平台（2）的上部固定安装有多个支撑架（9），所述支撑架（9）设置在簧下配重板（6）的下方。
6.单电磁铁试验台自动检测系统，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的单电磁铁试验台、液压伺服控制器系统（101）、数据采集系统（103），其中：
液压伺服控制器系统（101）用于试验波形转换、离线迭代以及向单电磁铁试验台发出控制信号，接收数据采集系统（103）所采集的信号并记录；
所述液压伺服控制器系统（101）包括用来控制作动器（1）作业的液压伺服控制器（1011）、上位机（1012）、用于进行人机交互的控制界面（1013），所述上位机（1012）用于安装控制界面（1013）并与液压伺服控制器（1011）进行信号交互；
所述单电磁铁试验台中的电磁铁（4）执行液压伺服控制器系统（101）发出的控制信号，并反馈当前执行状态，对所安装的电磁铁（4）进行测试；
所述数据采集系统（103）用于采集电磁铁（4）在测试过程中所对应的间隙信号和力信号，并传输至液压伺服控制器系统（101），所述间隙信号为磁浮间隙传感器（11）所感知到长定子（3）与电磁铁（4）之间的间隙值，所述力信号为磁浮力传感器（10）所感知到电磁铁（4）对长定子（3）的拉力。
7.根据权利要求6所述的单电磁铁试验台自动检测系统，其特征在于，
在液压伺服控制器系统（101）中通过输入桥梁挠度变形波形、不平顺波形以及自定义车速，得到路况变化波形，路况变化波形为目标波形；所述桥梁挠度变形波形和不平顺波形来自于实际路况采集、车桥耦合仿真或技术人员自定义；
将桥梁挠度变形波形按照放大系数Kde以及将不平顺波形按照放大系数Kue进行叠加，按照自定义车速计算出压缩系数，经重采样得到目标波形；放大系数Kde为桥梁挠度变形波形的放大系数，用以不同刚度桥梁挠度变形的线性模拟；放大系数Kue为不平顺波形的放大系数，用以不同幅值不平顺波形的线性模拟；其中，桥梁挠度变形波形为Def，不平顺波形为Irr，则压缩前目标波形为Gouc：
Gouc=Def×Kde+Irr×Kue；
压缩系数的计算方法为自定义车速除以基础波形车速；
将所述目标波形通过离线迭代模块得到液压伺服控制器系统（101）的加载信号，液压伺服控制器系统（101）通过对加载信号进行加载来控制单电磁铁试验台所模拟路况环境的变化。
8.根据权利要求7所述的单电磁铁试验台自动检测系统，其特征在于，
先对单电磁铁试验台加载白噪声信号，识别系统矩阵，根据目标波形和RMS误差对系统矩阵求逆得到驱动信号，加载驱动信号得到单电磁铁试验台响应，单电磁铁试验台响应得到响应信号，响应信号与目标波形进行误差计算得到误差计算值，
若误差计算值大于设定误差值，则返回继续迭代；
若误差计算值小于设定误差值，则停止迭代，得到加载信号。
9.根据权利要求8所述的单电磁铁试验台自动检测系统，其特征在于，所述离线迭代模块采用变梯度最小二乘法迭代方式，
当n=1或2时，其迭代梯度表达式为：
Figure 189024DEST_PATH_IMAGE001
；
当n＞2时，其迭代梯度表达式为：
Figure 655778DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，n为迭代次数，k为迭代权重，k可为固定值或关联计算值，Itergtn为第n次迭代的梯度值，Itergt为初始迭代梯度值，RMSEn为第n次迭代的RMS误差，RMSEn-1为第n-1次迭代的RMS误差，RMSEn-2为第n-2次迭代的RMS误差。
10.根据权利要求9所述的单电磁铁试验台自动检测系统，其特征在于，所述离线迭代模块的迭代过程包括如下步骤：
在第1次迭代时，目标波形的序列长度为N，目标波形的序列为Dp，Dp,N为Dp数列的第N个值，
Figure 802988DEST_PATH_IMAGE003
；
初始反馈序列为Dq0，
Figure 787124DEST_PATH_IMAGE004
；
其误差序列为De0，
Figure 100294DEST_PATH_IMAGE005
；
其RMS误差为RMSE0，
Figure 737949DEST_PATH_IMAGE006
；
设置初始迭代梯度值为Itergt，Itergt≤1，其系统矩阵为A，经过逆矩阵求得第1次加载序列为Di1；A-1是A的逆矩阵，Itergt0为初始迭代梯度值，i为编号，Di1,N为Di1数列的第N个值，
Figure 870990DEST_PATH_IMAGE007
；
加载至系统后，第1次响应序列为Dq1，Dq1,N为Dq1数列的第N个值，
Figure 393238DEST_PATH_IMAGE008
；
计算第1次迭代后误差序列为De1，
Figure 59449DEST_PATH_IMAGE009
；
其第1次迭代RMS误差为RMSE1，RMS(De1)为第1次迭代后的RMS值，RMS(Dp)为期望RMS值，
Figure 8951DEST_PATH_IMAGE010
；
根据第1次迭代RMS误差计算出迭代梯度后，根据系数经过逆矩阵求得第2次加载序列为Di2，Itergt1为第1次迭代梯度值，Di2,N为Di2数列的第N个值，
Figure 894867DEST_PATH_IMAGE011
；
加载至系统后，第2次响应序列为Dq2，Dq2,N为Dq2数列的第N个值，
Figure 79861DEST_PATH_IMAGE012
；
计算第2次迭代后误差序列为De2，
Figure 242989DEST_PATH_IMAGE013
；
其第2次迭代RMS误差为RMSE2，RMS(De2)为第2次迭代后的RMS值，RMS(Dp)为期望RMS值，
Figure 488025DEST_PATH_IMAGE014
；
根据第2次迭代RMS误差计算出迭代梯度后，根据系数经过逆矩阵求得第3次加载序列为Di3，Itergt2为第2次迭代梯度值，Di3,N为Di3数列的第N个值，
Figure 97123DEST_PATH_IMAGE015
；
加载至系统后，第3次响应序列为Dq3，Dq3,N为Dq3数列的第N个值，
Figure 695595DEST_PATH_IMAGE016
；
计算第3次迭代后误差序列为De3，
Figure 103443DEST_PATH_IMAGE017
；
其第3次迭代RMS误差为RMSE3，RMS(De3)为第3次迭代后的RMS值，RMS(Dp)为期望RMS值，
Figure 253801DEST_PATH_IMAGE018
；
按照以上步骤，进行第n次迭代，直至其RMS误差小于期望值，停止迭代。
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