随着现代战争形态向无人作战的转变,陆军已装备大量不同种类的无人机。其应用环境主要为山地森林等地形复杂、位置偏僻的区域,且需要在不同战场环境下快速移动。因此,发射方式要求具有高机动性。目前,传统的陆基发射方式存在过载冲击大、适用无人机种类范围小和机动性不足的问题,而电磁弹射能够克服这些不足,是最理想的无人机发射方式。相较于航母舰载机电磁弹射,陆基无人机发射系统通常采用车载/车拖方式,储能系统和弹射电机作为体积重量占比最大的两部分,减小其体积重量,即可提高发射系统的机动性。为了满足陆基车载无人机电磁弹射器高机动性的要求,本文以提高电磁弹射器的功率密度和能量密度为目的,对混合储能以及模型预测控制进行了研究,主要内容有:参照美国LOCUST无人机集群发射系统,确定了陆基车载无人机电磁弹射系统的指标,并对系统方案进行了设计。为实现弹射电机高功率密度的要求,提出双边型动圈式永磁直线弹射电机方案,并针对其特殊结构,进行了阻力分析和结构优化,有效减少了弹射过程中电机受到的法向偏载力和涡流阻力。针对弹射过程峰值功率大,平均功率低的特点,设计了锂电池和超级电容组合的半主动混合储能系统方案,达到了减小储能系统重量的目的,使储能系统功率密度得到有效提高。针对系统存在不同工作模式的特点,文章提出了基于规则的混合储能系统能量管理策略,通过仿真表明,该策略实现了瞬时高功率输出以超级电容为主,平均功率输出以锂电池为主的目标。为了提升系统功率密度,从提高效率角度出发,提出了一种有限集模型预测控制方法。该方法将混合储能系统的半主动控制与弹射电机的驱动控制统一考虑,设计了系统控制矢量的有限集合,并针对换相和非换相期间的不同要求,从系统整体进行能量管理,对电机推力波动、母线电压波动和功率开关损耗进行优化,仿真验证了该方案的有效性。最后,搭建了混合储能系统实验平台,对能量管理策略开展了研究,验证了本文所提策略的有效性。