[发明专利]一种混联式混合动力无人机动力系统的优化方法

权利要求书

1.一种混联式混合动力无人机动力系统的优化方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)建立混联式混合动力无人机动力系统关联模型；

(2)确定混联式混合动力无人机动力系统优化目标，分别建立飞行动力性函数模型、耦合结构经济性函数模型，混合系统排放性函数模型三个分目标函数模型；

(3)根据系统结构选取特征优化变量，确定系统约束条件；

(4)根据所述分目标函数模型和系统约束条件，推导出混联式混合动力无人机动力系统多目标优化函数模型；

(5)采用多目标优化算法，进行多目标参数优化。

2.根据权利要求1所述的混联式混合动力无人机动力系统的优化方法，其特征在于，所述步骤(1)中的关联模型包括：机体动力学模型、发动机模型、电动机模型、动力电池组模型。

3.根据权利要求2所述的混联式混合动力无人机动力系统的优化方法，其特征在于，所述机体动力学模型为：

所述发动机模型包括为：

所述电动机模型为：

所述动力电池组模型为：

式中，M为合力矩；i、j、k分别表示机体坐标系中的Ox轴、Oy轴、Oz轴的单位矢量；p、q、r表示旋转角速度在坐标系分量，I_x、I_y、I_z分别为截面对x轴、y轴、z轴的惯性矩，I_xy、I_xz分别为截面对坐标轴的惯性积，T_eng__act为发动机实际扭矩，T_{eng_loss}为发动机损失扭矩，T_{eng_max}为发动机峰值扭矩，T_{eng_ind}为发动机控制模块发送的发动机指示扭矩信号，Q为发动机总油耗，P_eng为发动机功率，ρ为燃油体积质量，b_e为发动机燃油消耗率，U_m为电动机电压，I_m为电动机电流，C_bat为电池容量，τ为电动机油门量，U_b为动力电池组输出电压，I_b为动力电池组放电电流，τ_r为正常飞行时电动机油门量，ω_m为电动机转速，K_e为反电动势常数，R₀为电动机内阻，η_d为电调效率，I_n为正常飞行时电动机电流，η_b为电池实际可用容量系数，t_v和t_c分别为设计起降和巡航时间。

4.根据权利要求1所述的混联式混合动力无人机动力系统的优化方法，其特征在于，所述步骤(2)中的优化目标包括：飞行动力性、耦合结构经济性、混合系统排放性。

5.根据权利要求4所述的混联式混合动力无人机动力系统的优化方法，其特征在于，所述飞行动力性函数模型为：

式中，Ff_li为飞行动力性指标，u、v、w分别表示飞行速度在机体坐标系分量；i、j、k分别表示机体坐标系中的Ox轴、Oy轴、Oz轴的单位矢量；p、q、r表示旋转角速度在坐标系分量；m为无人机质量，d_u/d_t、d_v/d_t、d_w/d_t分别为Ox轴、Oy轴、Oz轴上飞行速度分量对时间的导数。