[发明专利]一种无人机的混合动力系统能量自适应控制方法及系统

权利要求书

1.一种无人机的混合动力系统能量自适应控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获得控制对象的实时信号数据，所述实时信号数据包括加速度、负载功率、锂电池的状态信息；

基于所述实时信号数据中的负载功率在燃油发动机最优功率搜索模型中进行功率优化搜索处理，获得燃油发动机最优工作点；

基于所述实时信号数据中的负载功率在负载功率估算模型中进行估算处理，获得下一时间段的估算负载功率；

基于所述实时信号数据中的加速度、锂电池的状态信息和预估负载功率在自适应调整模型中进行自适应调整处理，获得锂电池荷电状态优化权重和燃油发动机力学权重；

基于所述燃油发动机最优工作点、锂电池荷电状态优化权重和燃油发动机力学权重在多目标能力管理模型中进行滚动优化设计处理，生成所述控制对象下一时刻的锂电池功率和下一时刻的燃油发动机功率；

利用下一时刻的锂电池功率和下一时刻的燃油发动机功率对所述控制对象进行调整控制。

2.根据权利要求1所述的混合动力系统能量自适应控制方法，其特征在于，所述控制对象锂电池、燃油发动机、发电机和电动机；其中，所述锂电池与所述电动机相连接，所述燃油发动机与所述发电机连接，所述发电机分别与所述锂电池和所述电动机相连接；

所述控制对象的功率关系如下：

P_fc(t)+P_bat(t)＝P_L(t)；

其中，P_fc(t)表示所述发电机在t时刻的输出功率；P_bat(t)表示锂电池在t时刻输出功率；P_L(t)表示控制对象在t时刻的负载功率；当负载瞬时功率大于燃油发动机端的发电机的瞬时输出功率时，锂电池的输出功率为正；当负载瞬时功率小于燃油发动机端的发电机的瞬时输出功率时，储能电池输出功率为负。

3.根据权利要求1所述的混合动力系统能量自适应控制方法，其特征在于，所述基于所述实时信号数据中的负载功率在燃油发动机最优功率搜索模型中进行功率优化搜索处理之前，还包括：

建立燃油发动机的燃油消耗效率曲线，所述燃油消耗效率曲线为二阶多项式拟合的效率曲线，拟合方程如下：

η＝a₁P_fc+a₂P_fc²；

其中，η表示燃油发动机油耗消耗效率；a₁、a₂均为表示燃油发动机油耗消耗效率曲线参数，且a₁、a₂会随着速度、环境变化而变化；P_fc表示燃油发动机端的发电机的输出功率。

4.根据权利要求1所述的混合动力系统能量自适应控制方法，其特征在于，所述基于所述实时信号数据中的负载功率在燃油发动机最优功率搜索模型中进行功率优化搜索处理，包括：

将燃油消耗效率曲线的拟合方程改写为如下：

记输入为U，输出为Z，令输入U^T(k)＝[P(k),P²(k)]，输出Z(k)＝η；考虑高斯测量噪声v(k)～N(0,σ)，则上式记为：

Z(k)＝a₁(k)U₁(k)+a₂U₂(k)+v(k)；

结合极大似然算法原理得对数似然函数如下：

使上式的对数似然函数取得极小值，需使取得极小值；

而v(k)＝Z(k)-a₁(k)U₁(k)-a₂U₂(k)代入可得：

令：

x(k)＝θ(k)^T；

由于Z²(k)为可观察值，求极值时，为一确定常数，则：

其中，v(k)表示高斯噪声；k表示时刻，其中k＝1,…,Q；Q表示对数似然函数值。