本发明专利技术公开了一种电磁轨道炮的仿真方法、装置、设备和介质，相较于恒定的负载参数值，采用有限元结合等效电路的分析方法，将轨道划分为N段，将电枢设置在第i段轨道的段尾，根据在各个离散时间点的电路参数更新轨道当前的等效负载参数，从而实现等效负载参数逐段地逼近真实值。再将轨道当前的等效负载参数代入电路方程和力学方程，计算所述电枢设置在第i段轨道的段尾时的离散数据。若i＜N，令i＝i+1，迭代上述仿真步骤；若i＝N，则拟合所有计算得到的电枢速度与离散时间点之间的离散数据，以得到电枢速度与时间之间的连续数据。可见，本发明专利技术每当电枢运动一段距离时都对等效负载参数进行修正，从而仿真得到更接近真实情况的电磁轨道炮发射过程。道炮发射过程。道炮发射过程。
【技术实现步骤摘要】
一种电磁轨道炮的仿真方法、装置、设备和介质
[0001]本专利技术涉及电磁轨道炮
，尤其是涉及一种电磁轨道炮的仿真方法、装置、设备和介质。
技术介绍
[0002]电磁轨道炮中，脉冲源向两平行导轨和与导轨相接触的电枢加载脉冲电流，电流激发的磁场和电枢上的电流相互作用瞬间产生强大的电磁力，从而推动电枢和弹丸前进。
[0003]现有技术中，常采用数值仿真软件来预测发射过程中的弹丸动力学特征。包括：基于恒定的负载参数值，对电磁轨道炮进行简化等效，形成简化电路，对弹丸动力学进行求解。但由于脉冲电流在轨道与电枢中并不是均匀分布的，电流的分布受到速度，频率影响；负载参数会受到电流变化的影响而变化，也会受到电枢的影响而变化。因此仿真过程中若采用上述恒定的负载参数值来进行计算，必定会带来一定误差。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供种电磁轨道炮的仿真方法、装置、设备和介质，以克服现有技术仿真过程中采用恒定的负载参数值来进行计算，会带来一定误差的问题。
[0005]一种电磁轨道炮的仿真方法，所述电磁轨道炮包括脉冲源和负载端，所述脉冲源用于向所述负载端提供电流激励，所述负载端包括轨道和电枢，所述方法包括：
[0006]构建所述电枢的力学方程，及基于所述电磁轨道炮的等效电路构建所述电磁轨道炮的电路方程；
[0007]将所述轨道划分为N段，将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，根据在各个离散时间点的电路参数更新所述轨道当前的等效负载参数；其中，i∈N，i的初始值为1；
[0008]将所述轨道当前的等效负载参数代入所述电路方程和所述力学方程，计算所述电枢设置在第i段轨道的段尾时，电枢电流与离散时间点之间的离散数据及电枢速度与离散时间点之间的离散数据；
[0009]若i＜N，则驱动所述脉冲源基于所述电枢设置在第i段轨道的段尾时的电枢电流与离散时间点之间的离散数据，向所述负载端提供电流激励，令i＝i+1，返回执行将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，根据在各个离散时间点的电路参数更新所述轨道当前的等效负载参数的步骤；
[0010]若i＝N，则拟合所有计算得到的电枢速度与离散时间点之间的离散数据，以得到电枢速度与时间之间的连续数据。
[0011]在其中一个实施例中，电枢的电路参数包括电枢电流和电枢电磁力，所述将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，根据在各个离散时间点的电路参数更新所述轨道当前的等效负载参数，包括：
[0012]将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，获取所述电枢在目标离散时间点的目标电枢电流和目标电枢电磁力；其中，所述目标离散时间点为所述电枢在第i段轨道的段尾时的
各个离散时间点中的任意一个；
[0013]根据所述目标电枢电流和所述目标电枢电磁力计算所述目标离散时间点的电感梯度，以得到各个离散时间点的电感梯度；
[0014]计算各个离散时间点的电感梯度的均值，将得到的第一均值结果作为更新后所述轨道当前的等效负载参数。
[0015]在其中一个实施例中，所述将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，根据在各个离散时间点的电路参数更新所述轨道当前的等效负载参数，包括：
[0016]将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，从预先定义的阻抗矩阵中获取所述轨道在目标离散点的轨道电阻值；
[0017]计算所述轨道在目标离散点的轨道电阻值与前i段轨道的长度之间的比值，将得到的比值结果作为所述目标离散时间点的电阻梯度，以得到各个离散时间点的电阻梯度；
[0018]计算各个离散时间点的电阻梯度的均值，将得到的第二均值结果作为更新后所述轨道当前的等效负载参数。
[0019]在其中一个实施例中，所述电磁轨道炮的等效电路包括脉冲源等效电路和负载端等效电路，所述基于所述电磁轨道炮的等效电路构建所述电磁轨道炮的电路方程，包括：
[0020]基于所述脉冲源等效电路，根据基尔霍夫电压定律构建所述脉冲源的电压方程；
[0021]基于所述负载端等效电路，根据基尔霍夫电压定律构建所述负载端的电压方程。
[0022]在其中一个实施例中，所述构建所述电枢的力学方程，包括：
[0023]根据电枢运动距离构建所述电枢的速度方程；
[0024]根据电枢所受摩擦力和电枢所受电磁力构建所述电枢的加速度方程。
[0025]在其中一个实施例中，所述驱动所述脉冲源基于所述电枢设置在第i段轨道的段尾时的电枢电流与离散时间点之间的离散数据，向所述负载端提供电流激励，包括：
[0026]对所述电枢电流与离散时间点之间的离散数据进行拟合，以得到所述电枢设置在第i段轨道的段尾时的电流时间函数；
[0027]驱动所述脉冲源基于所述电流时间函数，向所述负载端提供电流激励。
[0028]在其中一个实施例中，所述方法，还包括：
[0029]当i＝1时，将当前所述电磁轨道炮所处的磁场设置为涡流场；
[0030]当i＞1时，将当前所述电磁轨道炮所处的磁场设置为瞬态场。
[0031]一种电磁轨道炮的仿真装置，所述电磁轨道炮包括脉冲源和负载端，所述脉冲源用于向所述负载端提供电流激励，所述负载端包括轨道和电枢，所述装置包括：
[0032]方程构建模块，用于构建所述电枢的力学方程，及基于所述电磁轨道炮的等效电路构建所述电磁轨道炮的电路方程；
[0033]仿真模块，用于将所述轨道划分为N段，将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，根据在各个离散时间点的电路参数更新所述轨道当前的等效负载参数；其中，i∈N，i的初始值为1；将所述轨道当前的等效负载参数代入所述电路方程和所述力学方程，计算所述电枢设置在第i段轨道的段尾时，电枢电流与离散时间点之间的离散数据及电枢速度与离散时间点之间的离散数据；若i＜N，则驱动所述脉冲源基于所述电枢设置在第i段轨道的段尾时的电枢电流与离散时间点之间的离散数据，向所述负载端提供电流激励，令i＝i+1，返回执行将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，根据在各个离散时间点的电路参数更新所述轨道当
前的等效负载参数的步骤；若i＝N，则拟合所有计算得到的电枢速度与离散时间点之间的离散数据，以得到电枢速度与时间之间的连续数据。
[0034]一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述电磁轨道炮的仿真方法的步骤。
[0035]一种电磁轨道炮的仿真设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述电磁轨道炮的仿真方法的步骤。
[0036]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0037]本专利技术提供了电磁轨道炮的仿真方法、装置、设备和介质，首先构建电枢的力学方程，及基于电磁轨道炮的等效电路构建电磁轨道炮的电路方程。相较于恒定的负载参数值，本专利技术采用有限元结合等效电路的分析方法，将轨道划分为N段，将电枢设置在第i段轨道的段尾，根据电枢在各个离散时间点的电路参数实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电磁轨道炮的仿真方法，其特征在于，所述电磁轨道炮包括脉冲源和负载端，所述脉冲源用于向所述负载端提供电流激励，所述负载端包括轨道和电枢，所述方法包括：构建所述电枢的力学方程，及基于所述电磁轨道炮的等效电路构建所述电磁轨道炮的电路方程；将所述轨道划分为N段，将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，根据在各个离散时间点的电路参数更新所述轨道当前的等效负载参数；其中，i∈N，i的初始值为1；将所述轨道当前的等效负载参数代入所述电路方程和所述力学方程，计算所述电枢设置在第i段轨道的段尾时，电枢电流与离散时间点之间的离散数据及电枢速度与离散时间点之间的离散数据；若i＜N，则驱动所述脉冲源基于所述电枢设置在第i段轨道的段尾时的电枢电流与离散时间点之间的离散数据，向所述负载端提供电流激励，令i＝i+1，返回执行将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，根据在各个离散时间点的电路参数更新所述轨道当前的等效负载参数的步骤；若i＝N，则拟合所有计算得到的电枢速度与离散时间点之间的离散数据，以得到电枢速度与时间之间的连续数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，电枢的电路参数包括电枢电流和电枢电磁力，所述根据在各个离散时间点的电路参数更新所述轨道当前的等效负载参数，包括：将所述电枢设置在第i段轨道的段尾，获取所述电枢在目标离散时间点的目标电枢电流和目标电枢电磁力；其中，所述目标离散时间点为所述电枢在第i段轨道的段尾时的各个离散时间点中的任意一个；根据所述目标电枢电流和所述目标电枢电磁力计算所述目标离散时间点的电感梯度，以得到各个离散时间点的电感梯度；计算各个离散时间点的电感梯度的均值，将得到的第一均值结果作为更新后所述轨道当前的等效负载参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据在各个离散时间点的电路参数更新所述轨道当前的等效负载参数，包括：从预先定义的阻抗矩阵中获取所述轨道在目标离散点的轨道电阻值；计算所述轨道在目标离散点的轨道电阻值与前i段轨道的长度之间的比值，将得到的比值结果作为所述目标离散时间点的电阻梯度，以得到各个离散时间点的电阻梯度；计算各个离散时间点的电阻梯度的均值，将得到的第二均值结果作为更新后所述轨道当前的等效负载参数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁轨道炮的等效电路包括脉冲源等效电路和负载端等效电路，所述基于所述电磁轨道炮的等效电路构建所述电磁轨道炮的电路方程，包括：基于所述脉冲源等效电路，根据基尔霍夫电压定律构...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈立，郝世宇，李兴文，赵现平，王科，邓云迪，彭晶，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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