CN112761782A

CN112761782A - 自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法及系统

Info

Publication number: CN112761782A
Application number: CN202110062237.2A
Authority: CN
Inventors: 唐娟; 程勇; 吕宏; 马宗正; 马翠英
Original assignee: Shandong Hewlett Packard Power Technology Co ltd
Current assignee: Shandong Hewlett Packard Power Technology Co ltd
Priority date: 2021-01-18
Filing date: 2021-01-18
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2041-01-18
Also published as: CN112761782B

Abstract

本发明提供了一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法及系统，根据FPLG系统受力特点，基于动力学原理，建立FPLG动子运动特性仿真模型，并根据FPLG系统结构及工作原理，分析模型参数设置方法，分析不同工况运动特性模拟的加载条件，最后，对结果提取及分析方法进行研究。本发明能够有效解决目前FPLG实验成本高、实施困难的问题，通过该仿真方法的分析，能够获得FPLG系统运动特性及影响运动特性的参数和影响规律，计算过程快捷方便。

Description

自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法及系统

技术领域

本发明属于自由活塞直线发电机技术领域，具体涉及一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

自由活塞直线发电机(FPLG)通过电机将内燃机燃烧产生的热能转换为电能输出，可替代增程式混合动力汽车的辅助动力单元，自由活塞直线发电机作为一种新兴的动力装置，是未来新能源汽车动力系统的重要研究方向。

FPLG系统在结构上主要包括内燃机和直线发电机，其中FPLG中的内燃机和传统内燃机有相似的热力学原理，但在结构上省略了曲轴和飞轮机构，将燃烧产生的热能通过电机转换为所需的能量输出，具有高效率、低油耗等诸多潜在性能优势。

FPLG将内燃机和发电机串联连接，其中内燃机活塞、连杆及直线电机动子相连组成了系统动子组件。启动时，直线电机作为电动机拖动动子运动直到达到启动条件；之后，内燃机点火燃烧，推动动子运动，直线电机作为发电机发电。内燃机产生的热能一部分转化为动子的动能，一部分转换为热能，还有一部分则转换为电能输出。但由于内燃机循环变动现象，每循环系统产生的热能都会产生变化，导致动子的运动难以控制，和传统内燃机相比，FPLG系统更容易出现动子运动止点位置不稳定、燃烧循环波动更大、燃烧极差或失火状况，导致FPLG持续稳定运行存在难度。由于目前FPLG系统存在的相关问题，导致对FPLG相关问题进行实验研究存在很大困难。而对FPLG系统动子运动特性、各系统参数对动子运动特性影响、各控制参数匹配耦合等问题的研究又是FPLG稳定运行及后续有效应用的关键。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法及系统，本发明根据FPLG系统受力特点，基于动力学原理，建立FPLG动子运动特性仿真模型，并根据FPLG系统结构及工作原理，分析模型参数设置方法，分析不同工况运动特性模拟的加载条件，最后，对结果提取及分析方法进行研究。本发明能够有效解决目前FPLG实验成本高、实施困难的问题，通过分析，能够获得FPLG系统运动特性及影响运动特性的参数和影响规律，计算过程快捷方便。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法，包括以下步骤：

根据自由活塞直线发电机受力，基于动力学原理，综合考虑电磁力、摩擦力及缸内压力方面，建立自由活塞直线发电机运动特性仿真分析模型；

确定待研究参数为变量，对构建的运动特性仿真分析模型，进行缸内压力、电磁力和摩擦力方面相关参数设置；

确定不同工况运动特性模拟加载条件；

对不同工况进行自由活塞直线发电机运动特性仿真，提取相关运动曲线，提取缸内压力、摩擦力和电磁力的变化，确定相关参数对系统运行的影响。

作为可选择的实施方式，所述自由活塞直线发电机运动特性仿真分析模型包括动子运动动力学仿真模型，所述动子运动动力学仿真模型考虑动子的运动加速度、动子从一侧上止点运动到另一侧上止点过程中的速度，以及对应的行程和速度关系。

作为可选择的实施方式，所述自由活塞直线发电机运动特性仿真分析模型还包括电磁力仿真模块、摩擦力仿真模块及缸内压力仿真模块，其中，所述电磁力仿真模块，用于模拟直线电机在运行过程中产生的电磁力，所述摩擦力模块，用于模拟运行过程中的摩擦，包括左右两气缸的活塞环和气缸壁的摩擦力以及电机运动消耗的摩擦力，所述缸内压力仿真模型，用于模拟缸内压力的变化，包括内燃机燃烧、传热、压缩、换气和漏气部分。

作为可选择的实施方式，进行相关参数设置时，缸内压力仿真模块中参数设置包含空气相关参数设置、燃油相关参数设置和发动机结构相关参数设置。

作为可选择的实施方式，进行相关参数设置时，电磁力仿真模块参数设置包括直线电机的相关结构参数，包括定子绕组等效电阻、定子绕组等效电感、定子反电势、定子端电压、定子电流、电磁力系数及动子质量。

作为可选择的实施方式，进行相关参数设置时，摩擦力仿真模块参数设置包括各摩擦系数和润滑油温度的设置。

作为可选择的实施方式，确定相关参数对系统运行的影响时，包括动子运动特性分析，设置不同燃烧状况、不同发动机参数，分析动子运动变化，得到不同参数、工况对运动特性变化规律的影响。

作为可选择的实施方式，确定相关参数对系统运行的影响时，还包括分析系统动子质量对系统运动频率和系统输出影响，通过改变系统动子质量及电磁力系数，使动子达到稳定运行目的，提取动子运动特点，分析系统动子质量对系统运动频率、电磁力输出、最大运动速度或/和最大运动加速度的影响规律，以获得最优系统动子质量，进行自由活塞直线发电机参数的优化设计。

作为可选择的实施方式，确定相关参数对系统运行的影响时，还包括通过改变韦伯函数形状系数和燃烧持续期来模拟燃烧循环变动，并分析燃烧循环变动对系统运动稳定性影响；

以及燃烧过程、动子运动及系统输出耦合关系分析。

一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析系统，包括：

模型构建模块，被配置为根据自由活塞直线发电机受力，基于动力学原理，综合考虑电磁力、摩擦力及缸内压力方面，建立自由活塞直线发电机运动特性仿真分析模型；

参数配置模块，被配置为确定待研究参数为变量，对构建的运动特性仿真分析模型，进行缸内压力、电磁力和摩擦力方面相关参数设置；

工况加载模块，被配置为确定不同工况运动特性模拟加载条件；

仿真分析模块，被配置为对不同工况进行自由活塞直线发电机运动特性仿真，提取相关运动曲线，提取缸内压力、摩擦力和电磁力的变化，确定相关参数对系统运行的影响。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法的步骤。

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过对自由活塞直线发电机系统动力学特性进行分析，可以获得自由活塞直线发电机系统动子运动特点，获得各参数对动子运动影响及影响规律；且基于模型能够获得运动特性参数、系统输出及缸内燃烧过程的匹配耦合关系，为自由活塞直线发电机控制分析提供理论基础；基于模型能够对自由活塞直线发电机系统发动机和发电机各参数进行优化分析，能够有效解决目前自由活塞直线发电机系统实验成本高、实施困难的问题，通过该仿真方法的分析，能够获得自由活塞直线发电机系统运动特性及影响运动特性的参数和影响规律，计算过程快捷方便，结果准确。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为背置式自由活塞直线发电机结构示意图；

图2为自由活塞受力分析示意图；

图3为动力学仿真模型结构图；

图4为基于模型获得的动子运动曲线结果；

图5为基于模型获得的质量对系统输出影响结果；

图6为基于模型获得的燃烧循环变动曲线和动子运动位移结果；

图7为燃烧循环变动模拟示意图；

图8为对应活塞位移曲线示意图。

其中，1.左侧气缸；2.机体和直线电机；3.右侧气缸；4.连接法兰和螺栓；5.约束支架和螺栓；6.试验台；7.动子组件。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一：

一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法，在本实施例中，以背置式FPLG进行说明。目前已有的背置式FPLG为发电机芯轴两端均设置发动机(如图1)，中间布置发电机，发电机同时具备电动机和发电机两种功能。动子组件包含活塞、连杆和电机动子等。

但需要注意的是，为了使本领域技术人员能够更加清楚技术方案，以背置式FPLG为例进行说明，并不代表本实施例的方法仅能用于该种发电机。

本方法包含建立FPLG运动特性仿真分析模型、模型参数设置、不同工况运动特性模拟加载条件，模型结果提取及分析等几部分。

具体的，包括以下步骤：

一、FPLG动力学特性仿真模型建立具体方法如下：

根据动力学原理：FPLG受发动机缸内压力、电机电磁力和摩擦力作用，动子的运动加速度可表示为：

其中：

a:动子运动加速度

m：动子质量

F_p左：左缸气体压力

F_p右：右缸气体压力

F_f：摩擦力

F_e：电磁力

动子从一侧上止点运动到另一侧上止点过程中，速度的表达式为：

设动子从一侧上止点到另一侧上止点的位移为S，则该过程对应的行程和速度关系满足下式：

基于式(1)，以缸内压力、摩擦力和电磁力作为受力边界条件，获得动子运动加速度，通过积分模块，可获得动子运动速度和位移。而缸内压力、摩擦力和电磁力的大小和变化又受动子运动速度、加速度和位移影响，将获得的实时动子运动速度、加速度、和位移反馈到缸内压力、摩擦力和电磁力仿真模块，耦合动力学运动模块和电磁力、缸内压力及摩擦力仿真模块即可获得FPLG动力学仿真模型。

2)电磁力仿真模块建立：

电磁力仿真模块，用于模拟直线电机在运行过程中产生的电磁力。

电磁力公式为：

F_e＝k_ii (4)

F_e为电磁力，i为定子电流，k_i为电磁力系数。

其中，电路数学模型为：

v为动子速度，R_e为定子绕组等效电阻，L为定子绕组等效电感，e为定子反电势，U为定子端电压。

3)摩擦力仿真模块：

摩擦力主要包含三部分，左右两气缸的活塞环和气缸壁的摩擦力以及电机运动消耗的摩擦力。摩擦力大小与摩擦系数、动子速度等相关，可根据经验公式建立摩擦力仿真模型，具体模型数学公式如下：

①活塞环和气缸壁摩擦力

f：总的刮擦系数，可取1；

sign(v)：表示活塞速度方向，规定速度向右为正；

A_f，B_f，K_v：摩擦系数；

E：润滑油平均温度；

E₀：参考温度取40℃。

d：缸径；

d₀：参考缸径165mm；

p(t)，p₀：缸内压力和大气压力。

②电机摩擦力

可认为是常数，或按经验公式计算。

F_efrction＝sign(v)·F_f×(-1)；

F_f：摩擦力常数，可根据经验确定。

4)缸内压力仿真模块：

缸内压力的变化取决于内燃机燃烧、传热、压缩、换气、漏气等几个部分。因此，缸内压力仿真模块又包含了燃烧、传热、漏气、压缩、进气和排气几部分。缸内压力仿真模型对应的数学模型为：

c_p＝c_v+R

γ：定压比热容和定容比热容之比，为常数；

Cp：空气定压比热容，为常数；

Cv：空气定容比热容，为常数；

V：内燃机缸内容积，为常数；

P：缸内压力；

Q_C：燃烧过程释放的热量；

Q_ht：传热损失；

m_air：每个燃烧循环气缸内的空气量；

m_i进入及流出的燃油空气质量流；

h_i：单位质量流的焓；

根据式(1)-式(6)获得的动力学仿真模型如附图3所示。

二、模型参数设置的具体过程：

动力学仿真模型所含电磁力仿真模块、缸内压力仿真模块及摩擦力仿真模块中，包含众多模型参数。

①缸内压力仿真模块参数

缸内压力仿真模块中参数设置包含空气相关参数设置、燃油相关参数设置和发动机结构相关参数设置。

空气相关参数设置包含气体常数、大气压力、温度、空气定压比热容、进气温度、排气温度等。这些参数均可设置为常数，其值按照空气相关标准值确定。进气压力、排气压力、每个循环进入气缸的空气量及充量系数等参数可设为变量，以研究这些参数对缸内燃烧过程、动子运动等的影响。

燃油相关参数设置包含对燃油焓值的设置，对不同燃油形式的内燃机，其值根据柴油或汽油对应焓值确定，也为常数，可查阅相关标准确定。

发动机结构相关参数设置包含发动机直径、冲程、活塞连杆质量、空燃比、压缩比、进气门开启关闭时刻及气缸容积等参数的设置，这些参数也可根据FPLG系统所采用的发动机实际设计参数进行设置，设为常数。研究结构参数对运动特性影响时，可将部分结构参数设置为变量，以分析他们对动子运动特性影响规律。在缸内压力仿真时，燃烧过程可采用韦伯函数进行仿真，其中燃烧持续期、韦伯函数形状系数的设置均可设置为变量，在某一范围内变化，根据其变化实现不同燃烧状况的模拟。

②电磁力仿真模块参数

电磁力仿真模块参数设置包括FPLG系统中直线电机的相关结构参数，例如定子绕组等效电阻、定子绕组等效电感、定子反电势、定子端电压、定子电流、电磁力系数及动子质量等。其中，定子绕组等效电阻、电感、端电压等参数为常数，其值取决于电机参数。动子质量、电磁力系数可设置为变量，用于分析不同燃烧工况电磁力输出大小对动子运动的影响。

③摩擦力仿真模块参数

摩擦力仿真模块参数主要包括各摩擦系数、润滑油温度等的设置，这些参数的设置可根据经验或文献查阅设置为常数。且由于摩擦力的数值在数量级上远小于缸内压力和电磁力，因此，其对动子运动影响较小，甚至可以忽略。

三、结果提取及动力学特性分析具体实施过程：

1)结果提取

基于FPLG系统动力学仿真模型，设置各模型参数完毕后，运行仿真模型，即可将运行过程中的运动特征、激励特征的变化实时存储，并能提取出系统动子运动速度、位移和加速度等运动曲线，以分析动子运动特性，也可提取仿真的缸内压力、摩擦力和电磁力的变化，进而分析激励对运动特性的影响。如某FPLG发动机仿真得到的缸内压力和动子运动曲线如附图4所示。

2)动子运动特性分析

为了研究FPLG动子运动特性，首先，在各参数设置完毕后，进行动子运动曲线仿真，并提取动子运动位移、速度和加速度曲线，提取缸内压力、摩擦力和电磁力曲线，基于时域分析方法，提取动子运动特征参数及激励相关参数，分析影响动子运动位移、速度和加速度特征参数变化的激励，并获得激励特征参数和运动特征参数关系。

然后，设置不同工况(不同燃烧状况、不同发动机参数等)，分析动子运动变化，进一步确定并得到不同参数、工况对运动特性变化规律的影响。

动子质量影响分析及参数优化具体实施过程：

基于FPLG运动仿真模型，可分析系统动子质量对系统运动频率和系统输出影响，进而优化系统参数。具体过程如下：

1)确定初选发动机和发电机动子总质量及相关结构参数，在模型中进行设置并仿真，调整电磁力系数，使动子能够运动到设计位置，并能达到稳定运行状态。提取系统运动曲线，根据稳定运行曲线可确定系统运动频率，并提取电磁力曲线和动子运动速度曲线，获得系统对应输出功率，若输出功率比目标功率低，则认为发动机和发电机参数需要优化；

2)改变动子质量，并模拟新动子质量下动子运动特征参数、系统运动频率和系统输出，记录动子质量和运动频率及系统输出值；

3)以动子质量为横坐标，以运动频率和系统输出分别作为纵坐标绘制动子质量和运动频率、动子质量和系统输出关系曲线。如某FPLG发动机系统动子质量对系数输出影响如附图5所示。可以看出，在某一动子质量下，系统输出功率是最高的。但此时由于动子质量较轻，对应的电机功率能够输出的额定功率可能比较小，也就是理论上虽然系统输出功率比较高，但电机无法实现该输出。因此，最优动子质量还需要结合动子质量和电机额定功率关系确定。

4)在电机设计时，不同动子质量对应的电机额定功率是不同的，假设动子质量和电机额定输出功率为线性关系，以动子质量为横坐标，以动子质量和系统输出功率及电机额定功率为纵坐标，则动子质量和系统输出功率及电机额定功率关系曲线如附图6所示。两曲线会出现相交的点，该交点对应的动子质量和功率即为最优系统动子质量和最优系统功率输出。如附图6所示。

燃烧过程、动子运动参数及系统输出耦合关系分析具体实施过程：

燃烧过程、动子运动参数和系统输出耦合关系分析是FPLG稳定运行控制的理论基础。基于FPLG仿真模型可实现该关系的分析。

1)由于内燃机存在燃烧循环变动，因此，每循环实际输出的热能都不相同，若要保证动子运行稳定，需要调整系统输出，因此，燃烧过程和系统输出关系的分析是保证稳定运行基础。而动子运动往往能够反映激励变化，因此，还需要分析燃烧过程和动子运动特征参数变化关系。

2)为了模拟不同燃烧工况，在仿真过程中，可通过改变韦伯函数形状系数和燃烧持续期来模拟燃烧循环变动。如附图7和附图8所示为燃烧循环变动模拟及对应活塞位移曲线。提取不同燃烧状况对应的运动位移、速度和加速度曲线，分析燃烧特征参数和运动特征参数关系，以获得反映燃烧过程的运动特征参数，用运动特征参数反映实际燃烧过程。

3)基于仿真模型，调整燃烧工况并调整电磁力系统，使系统动子能够运动到设定位置，提取此时对应的燃烧特征参数和系统输出，获得燃烧特征参数和系统输出关系。

4)结合2)3)步骤的分析结果，得到燃烧过程、运动特征参数和系统输出之间的匹配耦合关系，根据该匹配关系，可基于运动特征参数的变化，判断缸内实时燃烧状况，并根据匹配关系，基于实时燃烧状况确定系统目标输出，进而调整实际输出趋于目标输出。为FPLG稳定运行控制提供理论基础。

实施例二：

一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析系统，包括：

实施例三：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行实施例一提供的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法的步骤。

实施例四：

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例一提供的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法，其特征是：包括以下步骤：

确定不同工况运动特性模拟加载条件；

2.如权利要求1所述的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法，其特征是：所述自由活塞直线发电机运动特性仿真分析模型包括动子运动动力学仿真模型，所述动子运动动力学仿真模型考虑动子的运动加速度、动子从一侧上止点运动到另一侧上止点过程中的速度，以及对应的行程和速度关系。

3.如权利要求1所述的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法，其特征是：所述自由活塞直线发电机运动特性仿真分析模型还包括电磁力仿真模块、摩擦力仿真模块及缸内压力仿真模块，其中，所述电磁力仿真模块，用于模拟直线电机在运行过程中产生的电磁力，所述摩擦力模块，用于模拟运行过程中的摩擦，包括左右两气缸的活塞环和气缸壁的摩擦力以及电机运动消耗的摩擦力，所述缸内压力仿真模型，用于模拟缸内压力的变化，包括内燃机燃烧、传热、压缩、换气和漏气部分。

4.如权利要求1所述的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法，其特征是：进行相关参数设置时，缸内压力仿真模块中参数设置包含空气相关参数设置、燃油相关参数设置和发动机结构相关参数设置；

或，进行相关参数设置时，电磁力仿真模块参数设置包括直线电机的相关结构参数，包括定子绕组等效电阻、定子绕组等效电感、定子反电势、定子端电压、定子电流、电磁力系数及动子质量；

或，进行相关参数设置时，摩擦力仿真模块参数设置包括各摩擦系数和润滑油温度的设置。

5.如权利要求1所述的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法，其特征是：确定相关参数对系统运行的影响时，包括动子运动特性分析，设置不同燃烧状况、不同发动机参数，分析动子运动变化，得到不同参数、工况对运动特性变化规律的影响。

6.如权利要求1所述的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法，其特征是：确定相关参数对系统运行的影响时，还包括分析系统动子质量对系统运动频率和系统输出影响，通过改变系统动子质量及电磁力系数，使动子达到稳定运行目的，提取动子运动特点，分析系统动子质量对系统运动频率、电磁力输出、最大运动速度或/和最大运动加速度的影响规律，以获得最优系统动子质量，进行自由活塞直线发电机参数的优化设计。

7.如权利要求1或6所述的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法，其特征是：确定相关参数对系统运行的影响时，还包括通过改变韦伯函数形状系数和燃烧持续期来模拟燃烧循环变动，并分析燃烧循环变动对系统动子运动稳定性影响；

以及燃烧过程、动子运动及系统输出耦合关系分析。

8.一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析系统，其特征是：包括：

9.一种计算机可读存储介质，其特征是：其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法的步骤。

10.一种终端设备，其特征是：包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-7中任一项所述的一种自由活塞直线发电机运动特性仿真分析方法的步骤。