[发明专利]一种线圈型电磁发射器关键参数优化方法

说明书

本发明公开了一种线圈型电磁发射器关键参数优化方法，属于电磁线圈发射领域，包括确定电磁线圈发射系统的结构；采用有限元仿真计算的方法分析电磁线圈系统发射过程中各参数的变化特性；根据均匀试验设计方法在不同线圈触发位置下进行试验；基于试验结果数据，进行多元非线性回归分析得到多级线圈触发位置与发射速度之间的相关关系；在原有粒子群算法的基础上采用动态调整惯性权重方法获得改进型粒子群算法；基于改进型粒子群算法对电磁线圈发射系统进行参数优化设计，得到各级驱动线圈的最优触发位置；完成电磁线圈发射系统的关键参数优化设计过程，并对优化后的参数结果进行试验分析验证。本发明有效提高了线圈发射系统的出口速度以及发射效率。

技术领域

本发明涉及电磁线圈发射技术领域，尤其是一种线圈型电磁发射器关键参数优化方法。

背景技术

电磁发射技术是继传统火炮发射之后出现的一种新概念发射技术，不存在传统火炮点火时产生高温火焰和大量烟雾的情况，具有隐蔽性好等优点。电磁发射的最早形式是线圈式电磁发射装置，主要由驱动线圈和载荷(弹丸)两部分构成，其主要工作原理是用交变电流或者序列脉冲产生一个变化的磁场，从而驱动带有线圈或磁性材料的弹丸运动，最终完成发射任务。

电磁线圈发射装置力学结构合理，具有诸多优点，例如弹丸和发射管道无机械接触不烧蚀、发射频率高且可控、使用寿命长、效率高且能将大质量的载荷加速到高速等，可广泛应用于防空反导、远程压制、近程主动防护等，也可用于弹射火箭类负载。

为使得电磁线圈发射技术能得到更好的应用，弹丸出口速度和系统发射效率的提高对于电磁线圈发射技术的发展至关重要。目前已有许多研究采用人工智能算法对电磁线圈发射系统进行优化，随着发射级数的增加，所需要优化的参数骤增，由此优化所需时间将变得难以接受，若是对发射系统采取单因素分析的方法，过程耗时耗力，无法考虑到参数之间的互相影响。

针对多级同步感应线圈炮来说，弹丸的最佳触发位置随着弹丸初速度的变化而变化，想要提高多级同步感应线圈炮的发射性能，需要它们之间合理进行配合。由此对多级线圈炮触发位置进行优化能够得到最佳触发策略，获得更好的发射性能。

现有技术提供了“一种基于正交试验法的同步感应线圈发射器关键设计参数优化”。这种优化方法是通过正交试验方法对同步感应线圈发射系统进行优化，得出影响电磁线圈发射器设计的两大关键因素和理想的发射器参数设计。该方案采用的是8个因素7个水平数的正交表，但是当水平数或因素数较大时，如针对23个水平数时，正交试验法需要进行529次试验。

所以有必要研发一种线圈型电磁发射器关键参数优化方法，既能提高线圈发射系统的出口速度以及发射效率，又能同时能够减小试验次数，避免试验过程过于繁琐的问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种线圈型电磁发射器关键参数优化方法，考虑了电磁线圈发射过程中的重力因素，通过对电磁线圈发射系统的关键参数进行优化，得到了最佳触发控制策略，有效提高了线圈发射系统的出口速度以及发射效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种线圈型电磁发射器关键参数优化方法，包括以下步骤：

步骤1，确定电磁线圈发射系统的结构；

步骤2，采用有限元仿真计算的方法分析电磁线圈系统发射过程中各参数的变化特性；

步骤3，根据均匀试验设计方法在不同线圈触发位置下进行试验；

步骤4，基于试验结果数据，进行多元非线性回归分析，得到多级线圈触发位置与发射速度之间的相关关系；

步骤5，在原有粒子群算法的基础上采用动态调整惯性权重方法获得改进型粒子群算法；

步骤6，基于所述改进型粒子群算法对电磁线圈发射系统进行参数优化设计，得到各级驱动线圈的最优触发位置；