[发明专利]电磁轨道发射器电气负载仿真系统

说明书

本发明公开了一种电磁轨道发射器电气负载仿真系统，包括：依次串联的动生阻抗模型、轨道电感模型、轨道电阻模型、枢轨接触电阻模型、电枢电感模型和电枢电阻模型；动生阻抗模型基于系统的串联回路电流，输出发射载荷位移和枢轨接触压力；动生阻抗模型还基于发射载荷速度以及串联回路电流和轨道电感梯度，获取动生电动势，并反馈至仿真系统的串联回路中；轨道电感模型基于发射载荷位移调整仿真系统的串联回路电流；轨道电阻模型基于发射载荷位移获取轨道电阻压降并反馈至仿真系统的串联回路；枢轨接触电阻模型基于枢轨接触压力，获取轨道与电枢之间的接触电阻压降并反馈至仿真系统的串联回路。本发明能够准确地模拟电磁轨道发射器的动态耦合过程。

技术领域

本发明涉及电磁发射建模与仿真技术领域，具体涉及一种电磁轨道发射器电气负载仿真系统。

背景技术

电磁轨道发射技术是利用脉冲大电流流过轨道和电枢时产生极高安培力作为推力，使电枢和有效载荷在毫秒量级时间内加速至每秒几千米的发射方式，拥有目前以火药作为发射能源的传统发射方式无可比拟的优势，在军事、航天、科学研究等领域具有广阔的应用前景。在电磁轨道发射过程中，随着电枢和有效载荷加速移动，馈入系统电路的轨道长度不断增加，同时电枢与轨道之间的接触电阻和摩擦力随电流大小、接触状态好坏等情况复杂变化，电磁轨道发射器的负载阻抗呈非线性变化，难以通过试验测试手段详细描述电磁轨道发射器电气负载特性。

仿真计算是研究电磁轨道发射过程的重要和必不可少的手段，目前国内外仿真计算研究几乎涉及到电磁轨道发射装置的各个方面。对于电磁轨道发射器电气负载，主要采用有限元或有限元结合边界元等方法，通过数值模拟得到电磁轨道发射器静态阻抗值，但未考虑由于电枢运动引起的电磁轨道发射器阻抗值变化情况，或者依据假设电流波形，通过集总电路数值模拟得到电磁轨道发射器变化阻抗值，但未考虑电流与电磁轨道发射器动态耦合过程，因此上述两种方法得到的仿真计算结果与实际情况都存在一定偏差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电磁轨道发射器电气负载仿真系统，以解决目前的电磁轨道发射器电气负载仿真方法由于未考虑部分参数存在动态变化的情况导致仿真计算结果与实际情况之间存在偏差的问题。

本发明实施例提供了一种电磁轨道发射器电气负载仿真系统，包括：依次串联的动生阻抗模型、轨道电感模型、轨道电阻模型、枢轨接触电阻模型、电枢电感模型和电枢电阻模型；

所述动生阻抗模型基于所述仿真系统的串联回路电流，输出发射载荷位移和枢轨接触压力；所述动生阻抗模型还基于计算得到的发射载荷速度以及所述串联回路电流和轨道电感梯度，获取动生电动势，并反馈至所述仿真系统的串联回路中；

所述轨道电感模型基于所述发射载荷位移调整所述仿真系统的串联回路电流；

所述轨道电阻模型基于所述发射载荷位移获取轨道电阻压降并反馈至所述仿真系统的串联回路；

所述枢轨接触电阻模型基于所述枢轨接触压力，获取电枢与轨道之间的接触电阻压降并反馈至所述仿真系统的串联回路。

一些可选的具体实施方式中，所述动生阻抗模型，基于所述串联回路电流和所述轨道电感梯度确定电磁推力；和/或，基于所述电磁推力与轨道间距、电枢尾翼长度、电枢尾翼倾角、电枢过盈预紧压力、有效载荷摩擦力和动摩擦系数确定电枢和有效载荷的摩擦力；和/或，基于所述电磁推力、所述电枢和有效载荷的摩擦力和发射载荷质量确定发射载荷加速度、所述发射载荷速度和所述发射载荷位移。

一些可选的具体实施方式中，所述动生阻抗模型包括第一受控电压源和第一运算单元，所述第一运算单元用于获取所述动生电动势，并输入所述第一受控电压源的受控端，以将所述动生电动势反馈至所述仿真系统的串联回路中。

一些可选的具体实施方式中，所述电磁推力F是通过以下公式计算得到：

F＝L'I²/2，其中，L'为所述轨道电感梯度，I为所述串联回路电流；