(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211197046.8 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 河北工业大 学 地址 300000 天津市北辰区双口镇西平 道 5340号 (72)发明人 金亮　郭邵男　张闯　刘素贞　 杨庆新　 (74)专利代理 机构 天津企兴智财知识产权代理 有限公司 12 226 专利代理师 薛萌萌 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 高速下电磁能装备的电枢电磁推力外推预 测方法 (57)摘要 本发明提供了一种高速下电磁能装备的电 枢电磁推力外推预测方法， 包括以下步骤： 基于 理论分析与数值计算公式， 推导得出考虑电枢运 动的电枢电磁推力控制方程； 根据电枢与轨道尺 寸参数建立电磁轨道炮的有限元模 型， 通过数值 模拟分析电枢电磁推力动态特性； 使用建立的有 限元模型， 对实际工况速度、 不同电导率下的电 磁推力进行数值模拟计算； 将高速运动时的电枢 电磁推力的数值模拟计算结果分为稳定计算阶 段和解的振 荡阶段， 使用多种机器学习算法将稳 定计算阶段的电枢电磁推力外推到解的振荡阶 段。 本发明有益效果： 本方案解决了电枢运动至 较高的速度时， 三维模型控制方程离散后形成的 方程组矩阵性态变差， 使计算不稳定， 即解的振 荡的问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115455785 A 2022.12.09 CN 115455785 A 1.高速下电磁能装备的电枢电磁 推力外推预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 基于理论分析与数值计算公式， 推导得 出考虑电枢运动的电枢电磁 推力控制方程； S2、 根据电枢与轨道尺寸参数建立电磁轨道炮的有限元模型， 通过数值模拟分析电枢 电磁推力动态特性； S3、 使用步骤S2所建立的有限元模型， 对实际工况速度、 不同电导率下的电磁推力进行 数值模拟计算； S4、 将步骤S3中高速运动时的电枢电磁推力的数值模拟计算结果分为稳定计算阶段和 解的振荡阶段， 使用多种机器学习算法将稳定计算阶段的电枢电磁推力外推到解的振荡阶 段； S5、 基于电磁推力稳定计算阶段的数值模拟计算结果和机器学习算法模型外推预测数 据相结合得到的综合电枢电磁推力， 积分得到电枢出口速度与两个发射 实例的试验测量值 误差值， 验证外推预测方法的正确性。 2.根据权利要求1所述的高速下电磁能装备的电枢电磁推力外推预测方法， 其特征在 于： 在步骤S1中， 所述理论分析与数值计算公式为： 含有电枢运动的枢轨模型电磁场方程 组、 电磁轨道炮模型的本构方程、 A ‑φ位函数。 3.根据权利要求1所述的高速下电磁能装备的电枢电磁推力外推预测方法， 其特征在 于： 在步骤S2中， 为了更清晰的观察电磁推力随激励电流的变化规律， 选取贴近工程的梯形 电流； 贴近工程的梯形电流选取0至0.5ms为电流增 大阶段， 电流从0增加至0.56MA； 0.5ms至 2ms为电流恒定阶段， 电流保持0.56MA； 2ms至2.5ms为电流减小阶段， 电流从0.56MA衰减至 0.175MA。 4.根据权利要求1所述的高速下电磁能装备的电枢电磁推力外推预测方法， 其特征在 于： 在步骤S 3中， 通过有限元仿 真软件对电枢轨道结构建模， 对不同电导率下的电磁推力进 行数值模拟； 观察数值计算结果， 当出现解的震荡情况时， 选取当前电导率下数值模拟稳定计算阶 段数据进行外推。 5.根据权利要求1所述的高速下电磁能装备的电枢电磁推力外推预测方法， 其特征在 于： 步骤S5中， 分别使用深度神经网络DNN、 K邻近、 随机森林、 支持向量机回归四种模型对训 练集数据进行训练； 模型训练好后， 对测试集数据选取平均绝对百分误差作为评估指标， 衡量预测模型的 优劣， 计算公式为： 式中， N为样本个数， 和yi分别为第i个样本的电枢电磁推力预测值和仿真计算值， MAPE的取值范围均为[0， +∞)， 数值越小， 说明预测值与实际值越接 近， 模型预测效果越好。 6.根据权利要求1或5所述的高速下电磁能装备的电枢电磁推力 外推预测方法， 其特征 在于： 在步骤S5中， 通过稳定计算阶段所得到的一条不完整的电磁推力曲线与在解的震荡 阶段使用机器学习算法所得到的另一条电磁推力曲线相结合， 进而可以实现图预测的方法 得到在指定电导 率下的完整的电磁 推力曲线。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115455785 A 27.一种电子设备， 包括处理器以及与处理器通信连接， 且用于存储所述处理器可执行 指令的存储器， 其特征在于： 所述处理器用于执行上述权利要求 1‑6任一所述的高速下电磁 能装备的电枢电磁 推力外推预测方法。 8.一种服务器， 其特征在于： 包括至少一个处理器， 以及与所述处理器通信连接的存储 器， 所述存储器存储有 可被所述至少一个处理器执行的指 令， 所述指 令被所述处理器执行， 以使所述至少一个处理器执行如权利要求 1‑6任一所述的高速下电磁能装备的电枢电磁推 力外推预测方法。 9.一种计算机可读取存储介质， 存储有计算机程序， 其特征在于： 所述计算机程序被处 理器执行时实现权利要求 1‑6任一项所述的高速下电磁能装 备的电枢电磁推力外推预测方 法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115455785 A 3