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分布式电推进飞机能量优化动态管理技术研究
被引量：
2
1
作者
金贤球
雷涛
+3 位作者
闵志豪
宋丽娜
张星雨
张晓斌
《电气工程学报》
CSCD
2023年第3期315-331,共17页
针对分布式混合涡轮电推进飞机电力系统动态能量管理技术开展研究,将分层模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法用于其能量优化控制,针对分布式电推进飞机飞行功率需求的变化特点,采用了两层能量管理控制器的方法。即顶层MPC...
针对分布式混合涡轮电推进飞机电力系统动态能量管理技术开展研究,将分层模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法用于其能量优化控制,针对分布式电推进飞机飞行功率需求的变化特点,采用了两层能量管理控制器的方法。即顶层MPC控制混合电推进飞机系统的飞行过程能量优化分配和多发电机组间、非关键载荷的投切状态等,实现燃油消耗代偿最小的目标,将优化问题等效为混合整形二次规划问题(Mixed integer quadratic programing,MIQP);底层MPC则控制双向DC-DC变换器,负责管理电池组的充放电状态和维持直流母线的电压动态平衡,利用储能装置的“削峰填谷”,改善并优化系统在飞行任务过程中的平衡工作点,同时实现飞机电网能量的动静态特性的协同控制,达到对混合电推进飞机电力系统的动态能量优化管理的目的,并与采用基于规则控制的能量管理策略进行了对比研究。最后通过建立基于RT-LAB的分布式电推进飞机电力系统硬件在环半实物仿真平台,对混合涡轮电推进飞机的分层MPC能量管理算法进行了技术验证,数字仿真和半物理试验结果表明其对于混合电推进飞机的动态能量管理具有很强的鲁棒性和操作性,验证了理论分析和设计的正确性。
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关键词
分布式混合涡轮电推进飞机
动态能量管理技术
分层模型预测控制
混合整形二次规划(MIQP)
半物理硬件在环仿真
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职称材料
分布式电推进无人机总体参数设计方法研究
被引量：
8
2
作者
马一元
张炜
+3 位作者
张星雨
张晓斌
马跃龙
郭占鹏
《西北工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期27-36,共10页
分布式电推进动力技术为无人机的设计带来了新的思路,例如提高气动效率和推进效率以及新概念垂直/短距起降构型等。然而和常规无人机相比,分布式电推进无人机的动力系统更为复杂,这为分布式电推进无人机的设计带来了难度和挑战。研究了...
分布式电推进动力技术为无人机的设计带来了新的思路,例如提高气动效率和推进效率以及新概念垂直/短距起降构型等。然而和常规无人机相比,分布式电推进无人机的动力系统更为复杂,这为分布式电推进无人机的设计带来了难度和挑战。研究了考虑气动/推进耦合特性的分布式电推进无人机总体参数设计方法和流程。以一架分布式电推进短距起降无人机为算例进行了概念设计和总体参数设计,并对设计参数对起飞质量和续航性能的影响进行了分析,最后通过原理样机的飞行实验对所建立的设计方法的有效性进行了验证。结果表明,分布式电推进动力系统在起飞质量中的占比超过20%,动力系统中的涵道风扇效率、电机功率系数、电子调速器功率系数和供电线电阻率是影响无人机性能最显著的设计参数,随着技术水平的提升,起飞质量有望降低20%以上,续航性能有望提升3倍以上。
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关键词
分布式电推进无人机
总体参数
起飞质量
续航性能
设计参数影响
方法和流程
飞行实验
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职称材料
题名
分布式电推进飞机能量优化动态管理技术研究
被引量：
2
1
作者
金贤球
雷涛
闵志豪
宋丽娜
张星雨
张晓斌
机构
西北工业大学
自动化学院
西北工业大学飞机电推进技术工业和信息化部重点实验室
出处
《电气工程学报》
CSCD
2023年第3期315-331,共17页
基金
国家自然科学基金资助项目(51877178)。
文摘
针对分布式混合涡轮电推进飞机电力系统动态能量管理技术开展研究,将分层模型预测控制(Model predictive control,MPC)算法用于其能量优化控制,针对分布式电推进飞机飞行功率需求的变化特点,采用了两层能量管理控制器的方法。即顶层MPC控制混合电推进飞机系统的飞行过程能量优化分配和多发电机组间、非关键载荷的投切状态等,实现燃油消耗代偿最小的目标,将优化问题等效为混合整形二次规划问题(Mixed integer quadratic programing,MIQP);底层MPC则控制双向DC-DC变换器,负责管理电池组的充放电状态和维持直流母线的电压动态平衡,利用储能装置的“削峰填谷”,改善并优化系统在飞行任务过程中的平衡工作点,同时实现飞机电网能量的动静态特性的协同控制,达到对混合电推进飞机电力系统的动态能量优化管理的目的,并与采用基于规则控制的能量管理策略进行了对比研究。最后通过建立基于RT-LAB的分布式电推进飞机电力系统硬件在环半实物仿真平台,对混合涡轮电推进飞机的分层MPC能量管理算法进行了技术验证,数字仿真和半物理试验结果表明其对于混合电推进飞机的动态能量管理具有很强的鲁棒性和操作性,验证了理论分析和设计的正确性。
关键词
分布式混合涡轮电推进飞机
动态能量管理技术
分层模型预测控制
混合整形二次规划(MIQP)
半物理硬件在环仿真
Keywords
Distributed hybrid electrical propulsion aircraft
dynamic energy management technology
hierarchical model predictive control
mixed integer quadratic programing
hard-in-loop test bench
分类号
V11 [航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
TP13 [自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
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职称材料
题名
分布式电推进无人机总体参数设计方法研究
被引量：
8
2
作者
马一元
张炜
张星雨
张晓斌
马跃龙
郭占鹏
机构
西北工业大学
航空学院
西北工业大学
自动化学院
西北工业大学飞机电推进技术工业和信息化部重点实验室
出处
《西北工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期27-36,共10页
基金
西北工业大学新兴交叉学科方面项目专项资金(19SHO30401)资助。
文摘
分布式电推进动力技术为无人机的设计带来了新的思路,例如提高气动效率和推进效率以及新概念垂直/短距起降构型等。然而和常规无人机相比,分布式电推进无人机的动力系统更为复杂,这为分布式电推进无人机的设计带来了难度和挑战。研究了考虑气动/推进耦合特性的分布式电推进无人机总体参数设计方法和流程。以一架分布式电推进短距起降无人机为算例进行了概念设计和总体参数设计,并对设计参数对起飞质量和续航性能的影响进行了分析,最后通过原理样机的飞行实验对所建立的设计方法的有效性进行了验证。结果表明,分布式电推进动力系统在起飞质量中的占比超过20%,动力系统中的涵道风扇效率、电机功率系数、电子调速器功率系数和供电线电阻率是影响无人机性能最显著的设计参数,随着技术水平的提升,起飞质量有望降低20%以上,续航性能有望提升3倍以上。
关键词
分布式电推进无人机
总体参数
起飞质量
续航性能
设计参数影响
方法和流程
飞行实验
Keywords
distributed electric propulsion UAV
primary parameters
takeoff mass
endurance performance
effect of design parameters
method and process
flight test
分类号
V221 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
分布式电推进飞机能量优化动态管理技术研究
金贤球
雷涛
闵志豪
宋丽娜
张星雨
张晓斌
《电气工程学报》
CSCD
2023
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
分布式电推进无人机总体参数设计方法研究
马一元
张炜
张星雨
张晓斌
马跃龙
郭占鹏
《西北工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
8
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职称材料
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