一种电磁线圈发射系统的预测优化设计方法技术方案

本发明专利技术提出了一种电磁线圈发射系统的预测优化设计方法。本发明专利技术构建电磁线圈发射器样本，将电磁线圈发射器样本采用电路模型法或有限元场路耦合法计算对应的发射性能样本，以发射性能样本为基础构建优化目标样本、约束目标样本，通过电磁线圈发射器样本、优化目标样本、约束目标样本构建预测模型训练集；根据预测模型训练集对支持向量回归模型训练优化，将优化后支持向量回归模型输出的电磁线圈性能预测值，优化目标值以及预测的约束目标值，构建电磁线圈参数优化模型，进一步通过智能优化算法得到优化后电磁线圈参数。本发明专利技术实现了电磁线圈发射系统参数的全局优化，极大提升了电磁线圈发射系统参数的优化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁线圈发射系统的预测优化设计方法
本专利技术属于电磁发射领域，尤其涉及一种电磁线圈发射系统的预测优化设计方法。
技术介绍
电磁线圈发射器由于推进电枢和加速线圈之间采用非接触式电磁感应实现机电能量转化，因此能够将不同质量物体发射至超高速，可采用变级发射实现任意出口速度，而且寿命长，可靠性高好，发射及维护成本低，因此电磁感应线圈发射器在军事、科研、航天、工业等领域具有良好的发展前景，一直是国内外研究的热点。虽然电磁线圈发射技术工作原理简单，但要想获得较大的炮口速度、平滑的加速度、较高的能量转化效率并不容易。电磁线圈发射技术涉及高功率脉冲电源、高强度线圈发射器、抛体结构、点火控制等多个系统。电磁线圈发射系统设计，必须综合考虑电磁场、温度场、应力场的影响及其综合作用，设计难点集中体现在以下三点：参数之间相互耦合。电容器对线圈放电形成脉冲电流，线圈中的电流产生时变磁场，电枢产生感应电流，和磁场相互作用产生电动力驱动抛体运动；而线圈之间的电流以及电枢与线圈之间存在时变电感耦合效应，导致设计参数间相互影响，逐级点火的线圈通电后会直接影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁线圈发射系统的预测优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：构建电磁线圈发射器样本，将电磁线圈发射器样本采用电路模型法或有限元场路耦合法计算对应的电磁线圈发射系统的发射性能样本，以发射性能样本为基础构建优化目标样本、约束目标样本，通过电磁线圈发射器样本、优化目标样本、约束目标样本构建预测模型训练集；/n步骤2：根据预测模型训练集构造数据对，构建支持向量回归模型，结合发射器样本、优化目标样本、约束目标样本构建损失函数模型，根据预测模型训练集进行训练，得到优化后支持向量回归模型；/n步骤3：在电磁线圈各个参数取值范围内随机生成初始的电磁线圈参数，通过优化后支持向量回归模型输出...

【技术特征摘要】
1.一种电磁线圈发射系统的预测优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：构建电磁线圈发射器样本，将电磁线圈发射器样本采用电路模型法或有限元场路耦合法计算对应的电磁线圈发射系统的发射性能样本，以发射性能样本为基础构建优化目标样本、约束目标样本，通过电磁线圈发射器样本、优化目标样本、约束目标样本构建预测模型训练集；
步骤2：根据预测模型训练集构造数据对，构建支持向量回归模型，结合发射器样本、优化目标样本、约束目标样本构建损失函数模型，根据预测模型训练集进行训练，得到优化后支持向量回归模型；
步骤3：在电磁线圈各个参数取值范围内随机生成初始的电磁线圈参数，通过优化后支持向量回归模型输出对应的电磁线圈性能预测值，将预测值拆分为优化目标值以及预测的约束目标值，构建电磁线圈参数优化模型，进一步通过智能优化算法得到优化后电磁线圈参数。


2.根据权利要求1所述的电磁线圈发射系统的预测优化设计方法，其特征在于：
步骤1所述构建电磁线圈发射器样本为：
Xk＝[xk,c,1，xk,c,2，…，xk,c,i…，xk,c,N，xk,a，xk,m]T
1≤i≤N
1≤k≤L
其中，L为电磁线圈发射器样本的数量，Xk为第k个电磁线圈发射器样本，xk,c,i为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的参数数组，xk,a为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的电枢参数，xk,m为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的辅助参数；
xk,c,i具体定义为：
xk,c,i＝[rk,c,i，lk,c,i，nk,i，dk,i，Sk,i，Ck,i，Uk,0,i，ttk,i]
1≤k≤L
其中，L为电磁线圈发射器样本的数量，N为线圈的级数，rk,c,i为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的线圈内径，lk,c,i为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的线圈长度，nk,i为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的线圈匝数，dk,i为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的线圈间距，Sk,i为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的线圈绕制导线的截面，Ck,i为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的馈电脉冲功率电源电容值，Uk,0,i为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的馈电脉冲功率电源电压值，ttk,i为第k个电磁线圈发射器样本中第i级线圈的馈电脉冲功率电源线圈触发时间；
xk,a具体定义为:
xk,a＝[rk,aout，rk,ain，lk,a，mk,a，mk,l]
1≤k≤L
其中，L为电磁线圈发射器样本的数量，rk,aout为第k个电磁线圈发射器样本中电枢外半径，rk,ain为第k个电磁线圈发射器样本中电枢内半径，lk,a为第k个电磁线圈发射器样本中电枢长度，mk,a为第k个电磁线圈发射器样本中电枢电枢质量，mk,l为第k个电磁线圈发射器样本中电枢载荷质量，mk,p＝mk,a+mk,l为第k个电磁线圈发射器样本中发射体的总质量；
xk,m具体定义为:
xk,m＝[ρk,，Ck,，Ek,，νk,]
1≤k≤L
其中，L为电磁线圈发射器样本的数量，ρk,为第k个电磁线圈发射器样本中电阻率，Ck,为第k个电磁线圈发射器样本中比热容，Ek,为第k个电磁线圈发射器样本中杨氏模量，νk,为第k个电磁线圈发射器样本中泊松比；
确定Xk后，采用电路模型法或有限元场路耦合法计算与之对应的电磁线圈发射系统的发射性能样本；
步骤1所述电磁线圈发射系统的发射性能样本为：
Zk＝[vk,max，vk,out，ak,max，ak,flu，ηk，Tk,c，Tk,a，σk,c，εk,c，σk,a，εk,a]T
1≤k≤L
其中，L为电磁线圈发射器样本的数量，Zk为第k个电磁线圈发射系统的发射性能样本，vk,max为第k个电磁线圈发射系统的发射性能样本中峰值速度，vk,out为第k个电磁线圈发射系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚东，林雄，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42