一種高速直線電機(jī)定位測速系統(tǒng)的硬件在環(huán)仿真方法

高速直線電機(jī)是利用電機(jī)產(chǎn)生的電磁力推進(jìn)載體達(dá)到高速運(yùn)行的一類機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，具有可控性能好、可重復(fù)使用、發(fā)射效率高等優(yōu)點(diǎn)，在各個領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。在民用領(lǐng)域，高速直線電機(jī)在未來可以實(shí)現(xiàn)1000 km/h以上長距離、大運(yùn)量客貨運(yùn)輸。在航天領(lǐng)域，基于電磁推進(jìn)的火箭發(fā)射軌道助推技術(shù)，有望將火箭推進(jìn)至1000 km/h以上再進(jìn)行點(diǎn)火發(fā)射，能夠有效降低火箭發(fā)射成本。

在某些特殊領(lǐng)域，基于直線電機(jī)的電磁推進(jìn)高速科學(xué)研究與試驗(yàn)設(shè)施（電磁橇）能夠顯著提升我國對新型航空器的地面試驗(yàn)設(shè)施的測試能力和技術(shù)水平。直線電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行時采用動子位置和速度進(jìn)行閉環(huán)控制，為了在有限的行程范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高速運(yùn)行，需要在運(yùn)行過程中獲取精確的動子位置和速度信息，以控制變流器的輸出頻率、電壓和電流，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的推力和制動力。

高精度高實(shí)時性的定位測速系統(tǒng)對高速直線電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。中國科學(xué)院電力電子與電力傳動重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國科學(xué)院電工研究所）、中國科學(xué)院大學(xué)的范滿義、史黎明等學(xué)者，針對高速直線電機(jī)定位測速系統(tǒng)的高精度和高實(shí)時性的特殊需求，建立了直線電機(jī)定位測速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析了定位測速系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)約束條件。基于所研制的分布式采集設(shè)備、脈沖發(fā)生器、激光器發(fā)生器、多通道模擬器及系統(tǒng)控制器構(gòu)建了一套具有高契合度的定位測速硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)。