[發明專利]一種定載荷電動力無人機的分段能耗評價方法

在審

• 申請號: 201710407306.2
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107171385A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 李繼宇;朱長威;歐陽帆;韓宇星;邢航;林晉立;李一凡
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅偉富

1.一種定載荷電動力無人機的分段能耗評價方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、設置參數使無人機分段飛行；

步驟二、實時采集步驟一中無人機在各個階段飛行時的基礎數據及能耗數據；

步驟三、根據所述基礎數據及能耗數據生成評價指標及評價指標對應的基準值；

步驟四、根據各個評價指標的類型，確定與所述各個評價指標的類型對應的模糊隸屬度函數，利用所述模糊隸屬度函數，對所述各個評價指標進行無量綱化處理，生成與所述各個評價指標對應的無量綱評價指標；

步驟五、根據與所述各個評價指標對應的無量綱評價指標和與所述各個評價指標分別對應的基準值，生成與所述各階段無人機能耗對應的評價值。

2.根據權利要求1所述的一種定載荷電動力無人機的分段能耗評價方法，其特征在于：在步驟一中，所述無人機飛行分段由無人機地面控制站控制，無人機地面控制站控制無人機將無人機飛行過程分為：起飛、加速、勻速、減速、降落五個階段；在無人機地面控制站控制飛行模塊中設定無人機起飛點、加速度、飛行速度、降落點、飛行時間及飛行距離。

3.根據權利要求2所述的一種定載荷電動力無人機的分段能耗評價方法，其特征在于：所述無人機設置有霍爾庫倫計及無線信號傳輸器模塊，霍爾庫倫計中的電壓電流表能測量無人機電池的電壓、電流、充放電容量、充放電時間及功率；所述無線信號傳輸器能將所述電壓電流表的顯示數據轉換為無線信號，并將該無線信號傳輸到無人機地面控制站上的信號接收裝置，信號接收裝置實時顯示電池電壓、電流、功率。

4.根據權利要求1所述的一種定載荷電動力無人機的分段能耗評價方法，其特征在于：步驟三中評價指標的生成步驟為：確定與所述各個評價指標對應的預設指標算法；根據所述與所述各個評價指標對應的預設指標算法，對所述各個階段的基礎數據進行運算，生成與所述各個階段分別對應的評價指標；預設評價指標算法為漢密爾頓算法，能夠測得無人機瞬時電耗量，其表達式為：H(x(t)，u(t)，t，p(t))＝p(t)·f(x(t)，u(t)，t)；評價指標對應的基準值的生成步驟為：在與各個基準值對應的預設基準值算法的基礎上，根據各個階段的基礎數據，生成與所述各個階段評價指標分別對應的基準值。

5.根據權利要求1所述的一種定載荷電動力無人機的分段能耗評價方法，其特征在于：步驟四中最優能耗模糊隸屬度函數為：

其中，控制變量u為電機功率和電機驅動功率間的分配比例，狀態變量x為電池實時剩余電荷量SOC。

6.根據權利要求1所述的一種定載荷電動力無人機的分段能耗評價方法，其特征在于：步驟五中所述各階段無人機能耗對應的評價值包括：電池電壓下降速度、電流波動幅度、電池電荷量變化率、電池輸出功率、電機系統效率。

7.根據權利要求6所述的一種定載荷電動力無人機的分段能耗評價方法，其特征在于：所述電池電壓下降速度的計算步驟為：

a.取得所述權利要求1的步驟二中采集到的基礎數據及能耗數據；

b.無人機起飛前的電池電壓標為U₀，此刻時間為T₀；準備加速時刻的時間為T₁，此刻電壓為U₁；

c.無人機起飛階段的電壓下降速度為

d.根據所述步驟a至步驟c的實施方式分別計算無人機加速、勻速、減速、降落階段的電壓下降速度。

8.根據權利要求6所述的一種定載荷電動力無人機的分段能耗評價方法，其特征在于：在無人機的機身上設置霍爾庫倫計及無線傳感器模塊，霍爾庫倫計檢測到參數，并將該參數通過無線傳感器模塊傳輸到無人機地面控制站的數據接收顯示層，通過數據接收顯示層的后臺算法計算，得出無人機實時電流數據、電荷數據、顯示電流波動曲線圖及電池電荷量變化圖，用電流變化量及電荷變化量除以時間間隔，得到所述各階段無人機電池的電流波動幅度及電池電荷量變化率。