【復(fù)合電源型無(wú)人機(jī)能量管理策略探究4600字（論文）】

復(fù)合電源型無(wú)人機(jī)能量管理策略研究目錄TOC\o"1-2"\h\u16191復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu) )3仿真分析本文使用MATLAB/Simulink仿真軟件對(duì)所提能量管理策略進(jìn)行仿真分析。仿真參數(shù)如表2所示。表2仿真參數(shù)無(wú)人機(jī)參數(shù)額定電壓/V42最大需求功率/kW2鋰電池參數(shù)額定容量/Ah6.6額定電壓/V26.4起始荷電狀態(tài)/%90超級(jí)電容器參數(shù)額定電壓/V19電容值/F100串聯(lián)個(gè)數(shù)10起始荷電狀態(tài)/%90仿真時(shí)長(zhǎng)設(shè)定為30s，采樣時(shí)間為2.5e-5，α取0.1，T取0.15s。根據(jù)無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)選取理想化功率需求如下：巡航功率為600W，重載功率為900W、1200W及1700W，輕載功率為150W、300W及450W，起飛及爬升狀態(tài)下有瞬時(shí)沖擊，飛行過(guò)程中有小幅波動(dòng)。無(wú)人機(jī)需求功率如圖4所示：圖4無(wú)人機(jī)需求功率為突出本文所提能量管理策略的優(yōu)越性，選用功率跟隨控制策略與其對(duì)比仿真。功率跟隨控制具體方案如下：設(shè)置鋰電池額定輸出功率為600W，最大輸出功率為900W。若無(wú)人機(jī)需求功率大于等于最大輸出功率時(shí)鋰電池僅輸出900W，超級(jí)電容器承擔(dān)剩余負(fù)載需求；若無(wú)人機(jī)需求功率介于額定輸出功率與最大輸出功率之間，由鋰電池單獨(dú)供電給負(fù)載；若無(wú)人機(jī)需求功率小于額定輸出功率，且當(dāng)超級(jí)電容器荷電狀態(tài)低于0.85時(shí)，鋰電池同時(shí)供電給負(fù)載和超級(jí)電容器，當(dāng)超級(jí)電容器荷電狀態(tài)高于0.85時(shí)，僅由鋰電池供電給負(fù)載。仿真結(jié)果如圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示：圖5鋰電池輸出功率對(duì)比由圖5可以看出，相比于功率跟隨控制策略，本文策略下鋰電池輸出功率基本穩(wěn)定在巡航功率600W上下，在無(wú)人機(jī)重載狀態(tài)需求功率不是很高時(shí)輸出較小，并且鋰電池輸出功率減小了波動(dòng)功率的存在，有利于鋰電池輸出電流的穩(wěn)定。圖6超級(jí)電容器輸出功率對(duì)比由圖6可以看出，相比于功率跟隨控制策略，本文策略下超級(jí)電容器輸出功率在無(wú)人機(jī)重載狀態(tài)下有效補(bǔ)充鋰電池為負(fù)載供電，在輕載狀態(tài)下及時(shí)充電保證其放電能力的恢復(fù)，并且有效吸納了需求功率中的波動(dòng)部分，充分利用了超級(jí)電容器比功率性儲(chǔ)能特性。圖7鋰電池荷電狀態(tài)對(duì)比由圖7可以看出，本文能量管理策略下，由于在無(wú)人機(jī)重載狀態(tài)時(shí)限制了鋰電池的功率輸出，使得其荷電狀態(tài)相比于功率跟隨控制策略下降較少。圖8超級(jí)電容器荷電狀態(tài)對(duì)比由圖8可以看出，本文能量管理策略下，超級(jí)電容器由于在無(wú)人機(jī)重載過(guò)程中輸出較多功率導(dǎo)致荷電狀態(tài)下降較多，但在輕載狀態(tài)下能夠及時(shí)補(bǔ)充能量盡量維持在良好狀態(tài)。圖9鋰電池輸出電流對(duì)比由圖9可以看出，鋰電池輸出電流變化趨勢(shì)與其輸出功率一致，相比于功率跟隨控制策略，本文策略下鋰電池輸出電流更為平穩(wěn)，有利于延長(zhǎng)電池使用壽命。4結(jié)論針對(duì)無(wú)人機(jī)供電問(wèn)題，本文研究了復(fù)合電源的能量管理策略，選用鋰電池-超級(jí)電容器作為電源，設(shè)計(jì)了基于加強(qiáng)超級(jí)電容器供電作用的模糊控制及針對(duì)波動(dòng)平抑的功率修正方案，使得超級(jí)電容器在無(wú)人機(jī)重載狀態(tài)下盡力補(bǔ)充鋰電池為負(fù)載供電，在無(wú)人機(jī)飛行遇到瞬時(shí)功率變化時(shí)及時(shí)消納波動(dòng)功率，充分發(fā)揮其削峰填谷的作用，有利于復(fù)合電源平穩(wěn)供電。仿真結(jié)果表明本文所提策略有效可用。參考文獻(xiàn)[1]唐西勝,齊智平.超級(jí)電容器蓄電池混合電源[J].電源技術(shù),2006(11):933-936.[2]王琪,孫玉坤.一種混合動(dòng)力汽車(chē)復(fù)合電源能量管理系統(tǒng)控制策略與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2014,34(S1):195-203.[3]張志祥,肖鐸,王佳斌.多旋翼燃料電池?zé)o人機(jī)能量管理策略研究[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,2018,37(01):122-126.[4]劉小涵,劉希軍,高麗霞,申翰林.混合動(dòng)力植保無(wú)人機(jī)能量管理策略[J].電源技術(shù),2019,43(06):1034-1038.[5]張曉輝,劉莉,戴月領(lǐng).燃料電池?zé)o人機(jī)能源管理與飛行狀態(tài)耦合[J].航空學(xué)報(bào),2019,40(07):92-108.[6]李延平.太陽(yáng)能/氫能混合動(dòng)力小型無(wú)人機(jī)總體設(shè)計(jì)[D].北京：北京理工大學(xué),2014.[7]李爽.無(wú)人機(jī)復(fù)合電源控制策略的研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2020.[8]張志祥.燃料電池多旋翼無(wú)人機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].杭州：浙江大學(xué),2018.[9]XiaohuiZhang,LiLiu,YuelingDai,TianheLu.Experimentalinvestigationontheonlinefuzzyenergymanagementofhybridfuelcell/batterypowersystemforUAVs[J].Intern