燃料电池无人机能源管理与飞行状态耦合

• 作者: 刘莉 张晓辉 戴月领
• 来源期刊: 航空学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 燃料电池 混合动力 最优控制 能源管理 无人机
• 年，卷（期）: 2019,（7）
• 所属期刊栏目: 固体力学与飞行器总体设计
• 页码范围: 87-103
• 页数: 17页
• 分类号: V237
• 语种: 中文

摘要

开展了燃料电池/锂电池(简称燃锂)混合动力无人机的能源管理与飞行状态耦合研究.综合顶层飞行任务规划与底层能源系统管理,以动力系统模型为耦合点联立能源系统与无人机运动方程,建立能源状态与运动状态耦合模型.针对燃锂混合最紧密的爬升过程,以迎角、转速和燃料电池的放电功率作为控制变量,建立了燃料消耗最小的能源管理与航迹规划耦合最优控制问题,研究不同爬升高度对最优控制过程的影响,并与模糊控制能源管理策略进行对比分析.针对大功率短时爬升和小功率长时巡航的典型任务特点,建立了燃锂最优混合问题.研究了最优的锂电池容量和燃料电池功率水平的混合量,以及爬升和巡航两阶段最优功率分配和飞行状态,分析了不同巡航目标高度对最优混合量和飞行状态的影响.结果 表明:采用能源与航迹耦合的最优控制策略在给出最优功率流分配的同时,能够很好地兼顾飞行状态控制;对燃锂混合和飞行状态的综合优化可以有效地处理爬升和巡航阶段的能源需求矛盾,在给出最优燃锂混合量和飞行状态的同时,降低整个任务过程的燃料消耗.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘莉	北京理工大学宇航学院	175	1614	20.0	32.0
2	张晓辉	北京理工大学宇航学院	12	33	2.0	5.0
3	戴月领	北京理工大学宇航学院	5	6	1.0	2.0