六极矩电磁发射系统的电枢飞行速度检测技术研究

发布时间：2020-07-25 19:40

【摘要】：电磁发射系统因为具有巨大应用潜力而受到国内外广泛关注。其中,感应式线圈发射系统是其重要的研究内容。感应式电磁发射系统中,驱动线圈结构、电枢结构、控制系统等参数对于电磁发射性能具有较大的影响。其中,控制系统中对触发放电位置的设计尤为重要,过早或过晚触发都会降低发射系统的效率,精确测量电枢的运动位置并准确控制电容放电对发挥电磁发射高速发射性能具有重要意义。要精准定点触发驱动线圈,需要提高电枢飞行状态(速度和位置)测量的精度。因此,本文通过光电检测进行测速并结合外部程序计算实现对脉冲电容器放电的准确控制,保证电枢运动到最佳位置时,驱动线圈能够及时触发。本文基于电磁发射理论分析及速度测量原理,对六极矩电磁发射系统出口电枢的直线速度与旋转速度进行测量研究,搭建一套完整基于FPGA的出口双速测量系统。首先,介绍国内外电磁发射系统中电枢速度和位置测量的研究现状,对现有测量方法进行比较,结合多级六极矩发射系统的结构特点,提出一种适用于多级多极矩电磁发射系统的电枢出口速度测量方法。其次,基于激光截断法的理论分析,结合旋转编码器的工作原理,通过两种反射式传感器对铝环和反光膜等不同材料的反射光通量不同,设计双传感器和单传感器对电枢直线速度和旋转速度进行测量,并利用提出低速、高速两种不同测量方案,搭建一套基于FPGA的电枢出口双速测量系统。再次,利用有限元软件Ansoft Maxwell建立两级混合式六极矩发射系统三维模型,导入有限元软件Infolytica Magnet进行对比联合仿真分析,调节初始位置不同,仿真得到电枢的第一级直线速度,确定第一级最佳触发位置;调节开槽电枢初始角度和触发位置,得到下级直线速度和旋转速度,确定电枢的最佳初始旋转角度和第二级驱动线圈最佳触发位置;通过直线速度,利用FPGA 序控制下级电容放电,优化发射系统性能;仿真得到两级驱动线圈尾端区域的电磁场强度,探讨发射过程中发射系统对于测速系统的是否具有影响。最后,在实际仿真的基础上,搭建一套小型两级混合式六极矩电磁发射实验平台,分别利用双传感器和单传感器进行出口双速测量,通过将仿真结果与实验结果进行分析,验证单传感器同时测量双速的可行性。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TJ866

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本文编号：2770278