油电混合动力无人机能量管理策略的对比仿真研究

针对固定飞行任务的油电混合动力无人机，降低混合动力系统瞬时燃油消耗率，增加续航里程的工作需求，设计了可以应用于固定飞行任务油电混合动力无人机的不同能量管理策略，主要包括固定规则、模糊逻辑和动态规划算法的能量管理策略。根据油电混合动力无人机动力源特性，通过理论和试验建模相结合的方法，在MATLAB中建立油电混合动力系统的数学模型、飞行任务相对应的仿真工况及不同能量管理策略的控制程序。重点对比了基于优化的动态规划算法能量管理策略相比固定规则和模糊逻辑策略在燃油经济性和运行稳定性方面的表现。仿真结果表明：动态规划算法策略的累积燃油消耗量相比固定规则、模糊逻辑策略分别下降了4.6%和6.5%，平均瞬时燃油消耗率分别下降了5.1%和5.9%；在应对外部突风扰动时，动态规划能量管理策略的航空发动机最大转速波动相比固定规则的能量管理策略下降了59.7%，应对随机紊流扰动时，动态规划策略航空发动机的最大转速波动相比固定规则和模糊逻辑分别下降了33.9%、25.6%。动态算法作为一种全局最优算法，应用在固定飞行任务的油电混合动力无人机能量管理策略中时，可在提高混合动力系统燃油经济性的同时保证系统运行的稳定性。