CN116306071A - 一种电磁轨道炮的仿真方法、装置、设备和介质 - Google Patents

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CN116306071A CN202211529551.8A CN202211529551A CN116306071A CN 116306071 A CN116306071 A CN 116306071A CN 202211529551 A CN202211529551 A CN 202211529551A CN 116306071 A CN116306071 A CN 116306071A
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Abstract

本发明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。

Description

一种电磁轨道炮的仿真方法、装置、设备和介质
技术领域
本发明涉及电磁轨道炮技术领域，尤其是涉及一种电磁轨道炮的仿真方法、装置、设备和介质。
背景技术
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。
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。
发明内容
本发明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。
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：
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。
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：
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。
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：
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；
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。
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：
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；
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。
在其中一个实施例中，所述构建所述电枢的力学方程，包括：
根据电枢运动距离构建所述电枢的速度方程；
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。
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：
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；
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。
在其中一个实施例中，所述方法，还包括：
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；
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。
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：
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；
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。
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。
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。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明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，本发明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时更新轨道当前的等效负载参数，从而实现逐段的让等效负载参数逼近真实值。接着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，则驱动脉冲源基于电枢设置在第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，向负载端提供电流激励，也即模拟电流的变化，令i＝i+1，返回执行将电枢设置在第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。因此本发明基于有限元结合等效电路的分析方法，考虑到了电流变化的影响和电枢的影响，当电枢每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。
附图说明
图1为本发明实施例中电磁轨道炮的仿真方法的流程示意图。
图2为本发明实施例中脉冲源等效电路的示意图。
图3为本发明实施例中负载端等效电路的示意图。
图4为本发明实施例中采样到的目标电枢电磁力的示意图。
图5为本发明实施例中采样到的轨道电阻值的示意图。
图6为本发明实施例中电磁轨道炮的仿真装置的结构示意图。
图7为本发明实施例中电磁轨道炮的仿真设备的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，为一个实施例中电磁轨道炮的仿真方法的流程示意图，该电磁轨道炮由脉冲源和负载端组成。其中，脉冲源用于向负载端提供电流激励，而负载端包括轨道和电枢，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，从而推动电枢前进。
本实施例中电磁轨道炮的仿真方法提供的步骤包括：
步骤102，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。
首先，先阐述电磁轨道炮的电路方程的构建原理。参见图2及图3，图2为脉冲源等效电路的示意图，包括电容C1、二极管D、晶闸管T，电感L1，导线电阻R0、导线电感值L0、电容两端初始电压值UC1、负载电压值Ua。其中，电容C1、二极管D、晶闸管T，电感L1组成电容型脉冲源等效模型。
图3为负载端等效电路的示意图，包括轨道的电感梯度L′,电阻梯度R′，x为电枢运动距离，即前i段轨道的长度，ir为流过轨道的电流。负载端等效电路忽略电枢的电阻和电感值。
基于图2和图3的等效电路构建如下电磁轨道炮的电路方程：
Figure BDA0003974028340000061
其中，
Figure BDA0003974028340000071
为脉冲源的电压方程，是根据基尔霍夫电压定律对图2的脉冲源等效电路进行求解。
Figure BDA0003974028340000072
为负载端的电压方程，是根据基尔霍夫电压定律对图3的负载端等效电路进行求解。
Figure BDA0003974028340000073
是电容电流电压关系表达式。
Uelmo＝L′irv，是根据电感梯度、电流、电枢速度求解反电动势的表达式。
接着构建如下电枢的力学方程：
Figure BDA0003974028340000074
其中，
Figure BDA0003974028340000075
是电枢的速度方程；
Figure BDA0003974028340000076
是电枢的加速度方程；Ffric为电枢所受摩擦力，Fx为电枢所受电磁力，/>
Figure BDA0003974028340000077
步骤104，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。
其中，i∈N，i的初始值为1。也就是说本实施例中对轨道进行有限元结合等效电路的分析，基于电枢的位置，来实时地更新轨道当前的等效负载参数，从而让计算值逼近实际值。而在轨道不同段的段尾，设置的总时长是变化的，即离散时间点的数量是变化的，实际是基于第i-1段在执行步骤106时求解得到的，再在第i段执行步骤104时调用，具体求解过程在步骤106详述。
本实施例中中，当i＝1时，将当前电磁轨道炮所处的磁场设置为涡流场。当i＞1时，将当前电磁轨道炮所处的磁场设置为瞬态场。是因为设置为涡流场，用于先预估一个初始的等效负载参数，再执行步骤106及后续步骤，才能代入瞬态场获得更精确的等效负载参数。
在一个具体实施例中，等效负载参数包括电感梯度，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的方式包括：
(1)、将电枢设置在第i段轨道的段尾，获取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，目标离散时间点为电枢在第i段轨道的段尾时的各个离散时间点中的任意一个，通过采样得到目标离散时间点的目标电枢电流和目标电枢电磁力。也就是说，对第i段轨道内的各个离散时间点都执行相同的操作。
(2)、根据目标电枢电流和目标电枢电磁力计算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。
其计算公式具体为：
Figure BDA0003974028340000081
其中，Fem为目标电枢电磁力，Ir为目标电枢电流，Irmax为电流峰值。对第i段轨道内的各个离散时间点都执行相同的操作。
Figure BDA0003974028340000082
适用于瞬态场，/>
Figure BDA0003974028340000083
适用于涡流场。
(3)、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轨道当前的等效负载参数。
在一个具体实施例中，等效负载参数包括电阻梯度，更新轨道当前的等效负载参数的方式还包括：
(1)、将电枢设置在第i段轨道的段尾，从预先定义的阻抗矩阵中获取轨道在目标离散点的轨道电阻值。
(2)、计算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。
例如前1段轨道的长度即第1段轨道的长度，前2段轨道的长度即第1段轨道的长度与第2段轨道的长度之和，其余同理。
(3)、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轨道当前的等效负载参数。
示例性的，在maxwell里提前设置好阻抗矩阵，初始计算时，设轨道长度为2m，分为十段，第一段长度为0.2m，采用涡流场，所加激励为100kA，所加频率为100Hz。
假定电枢在目标离散时间点采样到的目标电枢电磁力如图4所示，其中，x方向为使电枢向前运动的电磁力，也即F(x)为目标电枢电磁力，当磁场为涡流场时，则目标离散时间点的电感梯度为：
Figure BDA0003974028340000091
接着对第i段轨道内的各个离散时间点都执行相同的操作，并计算均值，即可对轨道当前的等效负载参数进行更新。当磁场为瞬态场时，通过
Figure BDA0003974028340000092
对第i段轨道内的各个离散时间点都执行相同的操作。
而假定从预先定义的阻抗矩阵中获取到轨道在目标离散点的轨道电阻值如图5所示，其中0.030567为轨道电阻值，0.11144为对应的电感值，则目标离散时间点的电阻梯度为：
R′x＝0.030567÷0.2＝0.152835mΩ/m
接着对第i段轨道内的各个离散时间点都执行相同的操作，并计算均值，即可对轨道当前的等效负载参数进行更新。
步骤106，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。
也就是将步骤104计算得到的等效负载参数，代入公式(1)、(2)中进行计算。由于已知方程导数和初值信息，在一个具体实施例中，采用龙格－库塔法进行计算，其原理为：
令初值问题表述如下。
y′＝f(t,y),y(t0)＝y0
则，对于该问题的“RK4”由如下方程给出：
Figure BDA0003974028340000101
其中：
k1＝f(tn,yn)
Figure BDA0003974028340000102
Figure BDA0003974028340000103
k4＝f(tn+h,yn+hk3)
这样，下一个值(yn+1)由现在的值(yn)加上时间间隔(h)和一个估算的斜率的乘积所决定。该斜率是以下斜率的加权平均：
k1是时间段开始时的斜率；
k2是时间段中点的斜率，通过欧拉法采用斜率k1来决定y在点tn+h/2的值；
k3也是中点的斜率，但是这次采用斜率k2决定y值；
k4是时间段终点的斜率，其y值用k3决定。
步骤108，判断i与N的大小。若i＜N，则执行步骤110；若i＜N，则执行步骤110；若i＝N，则执行步骤112。
步骤110，驱动脉冲源基于电枢设置在第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，向负载端提供电流激励，令i＝i+1。返回执行步骤104。
在一个具体实施例中，对电枢电流与离散时间点之间的离散数据进行拟合，以得到电枢设置在第i段轨道的段尾时的电流时间函数，驱动脉冲源基于电流时间函数，向负载端提供电流激励，以适配驱动在第i+1段轨道段尾的电枢。接着返回步骤104，继续有限元结合等效电路的分析，不断地更新轨道当前的等效负载参数，从而让计算值逼近实际值。
步骤112，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。
当i＝N时，计算结束，通过拟合所有电枢速度与离散时间点之间的离散数据，可得到电枢速度与时间之间的连续数据。同时，还可以绘制电枢速度与时间的图像，从而便于查看仿真结果。
由于采用分段求解的方式，上述电磁轨道炮的仿真方法相较于先计算总时间，并对时间进行等分再进行仿真的方式，能避免总时间难以确定的问题，以及出现计算停止时未达到轨道指定长度的情况。
上述电磁轨道炮的仿真方法，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，本发明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时更新轨道当前的等效负载参数，从而实现逐段的让等效负载参数逼近真实值。接着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，则驱动脉冲源基于电枢设置在第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，向负载端提供电流激励，也即模拟电流的变化，令i＝i+1，返回执行将电枢设置在第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。因此本发明基于有限元结合等效电路的分析方法，考虑到了电流变化的影响和电枢的影响，当电枢每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。
在一个实施例中，如图6所示，提出了一种电磁轨道炮的仿真装置，电磁轨道炮包括脉冲源和负载端，脉冲源用于向负载端提供电流激励，负载端包括轨道和电枢，该装置包括：
方程构建模块602，用于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；
仿真模块604，用于将轨道划分为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；其中，i∈N，i的初始值为1；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，则驱动脉冲源基于电枢设置在第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，向负载端提供电流激励，令i＝i+1，返回执行将电枢设置在第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。
图7示出了一个实施例中电磁轨道炮的仿真设备的内部结构图。如图7所示，该电磁轨道炮的仿真设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该电磁轨道炮的仿真设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现电磁轨道炮的仿真方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行电磁轨道炮的仿真方法。本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电磁轨道炮的仿真设备的限定，具体的电磁轨道炮的仿真设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
一种电磁轨道炮的仿真设备，包括存储器、处理器以及存储在该存储器中并可在该处理器上执行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现如下步骤：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；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；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，则驱动脉冲源基于电枢设置在第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，向负载端提供电流激励，令i＝i+1，返回执行将电枢设置在第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。
一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：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；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；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，则驱动脉冲源基于电枢设置在第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，向负载端提供电流激励，令i＝i+1，返回执行将电枢设置在第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。
需要说明的是，上述电磁轨道炮的仿真方法、装置、设备及计算机可读存储介质属于一个总的发明构思，电磁轨道炮的仿真方法、装置、设备及计算机可读存储介质实施例中的内容可相互适用。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

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建所述脉冲源的电压方程；
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。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建所述电枢的力学方程，包括：
根据电枢运动距离构建所述电枢的速度方程；
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。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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：
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；
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。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法，还包括：
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；
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。
8.一种电磁轨道炮的仿真装置，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，所述装置包括：
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；
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。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种电磁轨道炮的仿真设备，包括存储器和处理器，其特征在于，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如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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