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基于MATLAB与COMSOL的磁场仿真系统研究

李晶晶  
【摘要】:地磁导航作为一门新型的导航技术,若精确的测量水下铁磁性腔体上的地磁场,此时必须要消除腔体上各种干扰磁场的影响,其中腔体的感应磁场是干扰磁场的重要组成部分,它随着腔体姿态、在地磁场中位置的变化而变化。水下腔体周围感应磁场的研究可以为干扰磁场的消除提供基础,从而推动地磁导航技术的发展。 目前项目组为了解决后续磁场处理问题,构建了仿真系统,采用计算机仿真的方法获得所需的数据,以方便后续的数据处理。由于腔体形状复杂,运用解析法求解时不但要求求解域几何形状简单而且要求边界条件简洁,腔体的铁磁性部分磁性特性理想化,所以求解腔体周围感应磁场时项目组选择了数值法进行求解,文中采用了COMSOL与MATLAB联合的方式构建仿真系统。由于水下腔体运行相对缓慢,在研究初步阶段,将腔体周围感应磁场当作静态磁场处理。 本文首先介绍了运用数值求解感应磁场的两种方式,基于有限元法在此类研究当中优于积分方程法,所以仿真系统中采用了有限元软件COMSOL。文中选择了MATLAB与COMSOL的构建方式,根据水下腔体的磁化特性选用COMSOL磁场无电流模块进行仿真,MATLAB GUI作为仿真系统的人机交互界面,通过COMSOL与MATLAB之间相互调用,实现了MATLAB与COMSOL的数据传递,构建了仿真系统的各个仿真模块,使其具有专用性、实时性,提高了仿真的效率。然后通过实验验证了仿真系统结果的正确性。最后对仿真系统的误差进行了评估。


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