孙弋婷，金乐伟

（1.杭州电子科技大学电子信息学院，浙江杭州，310018；2.杭州电子科技大学电子信息学院，浙江杭州，310018）

1 系统总体设计

本系统采用Open mv、云台、角度传感器TF MINI构成闭环回路系统。其中Open mv、TF MINI获得的位置信息反馈到单片机，单片机根据位置信息控制云台转向。角度传感器用以采集云台上炮筒的倾斜度信息，单片机根据倾斜度信息控制云台的转向。达到目标之后，通过单片机控制电容对线圈的充放电实现炮弹是否发射。

总体结构分为3个部分:输入输出的显示板、主控板、电磁炮板。其他模块通过接口与主控板相连。各个模块协调，共同完成电磁炮的任务。

2 理论分析与计算

■2.1 电磁炮参数计算

电磁炮部分主要由固定线圈绕成的炮身、弹珠、储能电容与继电器开关组成。当炮身接通电源时，所产生的的磁场与可动线圈上的感应电流互相作用，产生洛伦兹力，使弹珠被加速射出。弹珠所受到的力可表示为：

其中F为洛伦兹力(N）、IF为固定线圈中的电流强度(A)、IP为弹丸产生的电流强度(A)、M为炮管与炮弹之间的互感(H)、dM/dx为互感梯度(H/M)。固定线圈中的电流强度越大，弹丸所受的电磁力越大。

■2.2 弹道分析

炮管长度为9.5cm，弹珠的重量50g。推得弹珠离开炮管的初速度：

忽略空气阻力时，弹丸的弹道曲线近似为：

■2.3 能量计算

当电容与电源接通时，相当于电源给电容充电，电容储存的容量为：

C=4700μF，U=60V,得储存的能量为8.46J。

■2.4 路径拟合公式

整个系统的装置通过控制上下角度的舵机的打角来控制距离的远近，根据实际测量的距离与舵机角度的值，测试点从3m开始，5cm为间隔，测试直至2m结束，记录数据并将数据制图拟合。……