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《無人機(jī)電磁彈射器系統(tǒng)仿真.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、電磁彈射技術(shù)無人機(jī)電磁彈射器系統(tǒng)仿真劉小虎趙宏濤吳峻（國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)機(jī)電工程與自動化學(xué)院，長沙410073）摘要為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，建立了無人機(jī)電磁彈射器系統(tǒng)仿真模型，采用了恒定力控制策略。為了進(jìn)一步完善模型，討論了影響彈射用直線永磁無刷直流電機(jī)輸出恒定力的幾個因素，并給出了部分仿真結(jié)果。關(guān)鍵詞：電磁彈射；系統(tǒng)模型；直線電機(jī)SystemSimulationoftheElectromagneticLauncherforUAVLiuXiaohuZhaoHongtaoWuJun(CollegeofMechatronicsEngineering
2、andAutomation,NUDT,Changsha410073)AbstractAsystemsimulationmodeloftheelectro-magneticlauncherforUAVisbuilttoverifytherationalityofthelaunchersystemdesign.Thecontrolobjectiveistomakethelauncher’sthrustinvariable.Toperfectthemodel,severalfactorsthatarousethelaunchermotor’s—t
3、helinearpermanentmagnetbrushlessDCmotor’s—thrustfluctuationarediscussed,andsomesimulationresultsarepresented.Keywords：electromagneticlauncher；systemmodel；linearmotor推力波動：1.05；1引言一次彈射儲能：4MJ；電磁彈射器是一種高效的飛機(jī)起飛輔助裝置，彈射末速度：30~60m/s；主要由直線電機(jī)、儲能供電設(shè)備、電力變換設(shè)備和末速度偏差：-0到+1.5m/s.[1-2]控制系統(tǒng)組
4、成。當(dāng)用于彈射輕型飛機(jī)，如無人機(jī)其中的末速度是個取值范圍，對應(yīng)不同的無人時，可以在滿足四部分組成的前提下將文獻(xiàn)[1]所述機(jī)型號。以上述指標(biāo)為依據(jù)建立系統(tǒng)模型。的指標(biāo)降低。為了檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的電磁彈射系統(tǒng)方案2.1系統(tǒng)建模能否達(dá)到彈射無人機(jī)的指標(biāo)要求，需要建立系統(tǒng)模在綜合仿真軟件Saber環(huán)境下建立電磁彈射系型進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真模型考慮地越全面，仿真結(jié)統(tǒng)模型[4]，如圖1所示。該模型由儲能供電設(shè)備、果越可信。針對直線電機(jī)這一關(guān)鍵組成部分，在恒電力變換設(shè)備、直線電機(jī)和控制系統(tǒng)四部分組成，定力控制目標(biāo)的指導(dǎo)下，有必要對其進(jìn)行深層次分圖中用虛線框一一示
5、出。析，將實(shí)際因素考慮到系統(tǒng)模型中。在確定無人機(jī)電磁彈射器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，本文建立了彈射器的模塊化系統(tǒng)仿真模型，并[3]著重分析了彈射用直線永磁無刷直流電機(jī)在確保恒定力控制時需要考慮的基本模型外因素。2系統(tǒng)模型的建立與分析[1]以美國海軍EMALS研制任務(wù)為參照，可類比得到無人機(jī)電磁彈射器的研制任務(wù)如下：彈射本體重量：60,000kg；彈射周期：45s；圖1電磁彈射系統(tǒng)模型542010年增刊電磁彈射技術(shù)儲能供電設(shè)備由代表蓄電池的直流電源和儲能采用了恒定力控制后的彈射器輸出推力如圖3用超級電容組成。蓄電池采用大容量鉛酸蓄電池，所示?？梢?/p>
6、平均推力基本可以維持恒定，但推力波超級電容組初始電壓為600V，電容值12F，這時超動仍然較大，這與直線電機(jī)反電勢變形密切相關(guān)。級電容組的內(nèi)阻約為40m繩，可以通過10kA的瞬時3實(shí)際因素對直線電機(jī)出力的影響電流。直線電機(jī)的設(shè)計(jì)依據(jù)是文[3]提出的動磁式雙邊在確定了電磁彈射系統(tǒng)模型之后，如果直線電直線永磁無刷直流電機(jī)，結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。定機(jī)是理想的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則運(yùn)用一定的控制策略總能子加速段長50m，齒寬等于槽寬等于20mm。定子線實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的恒加速彈射。但是，直線永磁無刷圈分段供電。每段采用電阻R、電感L和電樞反電勢直流電機(jī)在確保安裝
7、簡便、推力大的同時，也帶來[5][6,7]e串聯(lián)來建模，三相星形連接。相關(guān)參數(shù)：R=0.0184繩，了反電勢變形、靜態(tài)定位力等很多問題，使恒L=80uH，反電勢由電機(jī)模型確定，基本模型的反電加速彈射的目標(biāo)遇到了困難，這些因素在深入建模勢可由有限元仿真給出，是空載反電勢。動子采用的的時候都必須加以考慮。是NdFeB永磁體，外套薄鋁殼，氣隙2mm。極對數(shù)為2，極距為60mm。電機(jī)的深度為1m。圖3彈射器輸出推力圖2直線永磁無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖（頂視圖）3.1靜態(tài)定位力電力變換設(shè)備就是直線電機(jī)的換相開關(guān)，是通如圖2所示的直線電機(jī)模型，一方面，定
8、子鐵用的三相橋，導(dǎo)通方式則為常見的兩兩導(dǎo)通。芯是開槽式的，另一方面，動子永磁體是開斷結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)利用SaberSimulinkCosim模塊實(shí)現(xiàn)了[6,7]這兩個因素造成了靜態(tài)
