[發明專利]一種基于任務規劃的無人機用混合動力系統能量優化方法

有效

• 申請號: 201710011039.7
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106647809B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 王振宇;陸方舟;姜梁;楊光;馬祥森;司亮
• 申請（專利權）人: 中國航天電子技術研究院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種基于任務規劃的無人機用混合動力系統能量優化方法，其特征在于，

包括：

所述系統根據初始任務指令進行初始任務能量預估和各飛行階段工作模式預估的步驟；

所述系統接收任務變化指令和判斷任務變化的步驟；

所述系統根據變化了的任務重新預估工作模式的步驟；以及

所述系統根據重新預估的工作模式對混合動力裝置進行工作模式修正的步驟；

所述工作模式包括混合動力系統的工作模式；所述混合動力裝置的工作模式包括維持模式、放電模式、充電模式；

對混合動力裝置進行工作模式修正的方法具體為：

動力控制系統根據混合動力裝置的工作效率和蓄能器的儲能狀態，進行混合動力裝置工作模式的修正；所述混合動力裝置的工作效率依據混合動力裝置工況及無人機的飛行狀態計算得出；所述無人機的飛行狀態由導航系統傳輸給所述動力控制系統；

在充電模式下，如所述工作效率低于設定閾值，則視當前蓄能器的儲能狀態而定，若儲能大于任務需求，則切換至放電模式；

在充電模式下，如蓄能器處于充滿狀態，則切換至維持模式；

在充電模式下，如所述工作效率低于設定閾值，同時蓄能器的儲能大于臨界限制時，切換至維持模式；

在充電模式下，如遇緊急任務需求，需電動-發電機介入為無人機提供額外應急動力，則切換至放電模式；

在維持模式下，如蓄能器的儲能小于任務需求，則切換至充電模式；

在維持模式下，如蓄能器的儲能大于任務需求，則切換至放電模式；

在維持模式下，如無人機處于返航階段，并且蓄能器的儲能大于臨界限制，則切換至放電模式；

在放電模式下，如蓄能器的儲能小于臨界限制，則切換至維持模式；

在放電模式下，如蓄能器的儲能小于任務需求，則切換至充電模式。

2.如權利要求1所述的能量優化方法，其特征在于，該能量優化方法用于包括飛控系統、動力控制系統、導航系統和混合動力裝置的無人機，所述飛控系統、導航系統、混合動力裝置分別與所述動力控制系統連接，所述動力控制系統還與地面控制系統連接。

3.如權利要求2所述的能量優化方法，其特征在于，所述混合動力裝置包括燃料箱、活塞發動機、傳動器、螺旋槳、電動-發電機、蓄能器；所述傳動器分別與活塞發動機、電動-發電機、螺旋槳連接；燃料箱與活塞發動機連接，蓄能器與電動-發電機連接。

4.如權利要求3所述的能量優化方法，其特征在于，若動力控制系統設定當前混合動力裝置的工作模式為維持模式，則動力控制系統依據當前飛行狀態，在充電子模式和放電子模式間切換，維持蓄能器的儲能在設定區間內波動，同時滿足無人機對于動力系統瞬時功率要求；

若動力控制系統設定當前混合動力裝置的工作模式為放電模式，由活塞發動機與電動-發電機共同驅動螺旋槳轉動，或者單獨由電動-發電機驅動螺旋槳轉動；

若動力控制系統設定當前混合動力裝置的工作模式為充電模式，活塞發動機通過傳動器驅動螺旋槳轉動，同時驅動電動-發電機轉動產生電能，為蓄能器充電。