摘要：開展了燃料電池/鋰電池(簡(jiǎn)稱燃鋰)混合動(dòng)力無人機(jī)的能源管理與飛行狀態(tài)耦合研究。綜合頂層飛行任務(wù)規(guī)劃與底層能源系統(tǒng)管理,以動(dòng)力系統(tǒng)模型為耦合點(diǎn)聯(lián)立能源系統(tǒng)與無人機(jī)運(yùn)動(dòng)方程,建立能源狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)耦合模型。針對(duì)燃鋰混合最緊密的爬升過程,以迎角、轉(zhuǎn)速和燃料電池的放電功率作為控制變量,建立了燃料消耗最小的能源管理與航跡規(guī)劃耦合最優(yōu)控制問題,研究不同爬升高度對(duì)最優(yōu)控制過程的影響,并與模糊控制能源管理策略進(jìn)行對(duì)比分析。針對(duì)大功率短時(shí)爬升和小功率長(zhǎng)時(shí)巡航的典型任務(wù)特點(diǎn),建立了燃鋰最優(yōu)混合問題。研究了最優(yōu)的鋰電池容量和燃料電池功率水平的混合量,以及爬升和巡航兩階段最優(yōu)功率分配和飛行狀態(tài),分析了不同巡航目標(biāo)高度對(duì)最優(yōu)混合量和飛行狀態(tài)的影響。結(jié)果表明:采用能源與航跡耦合的最優(yōu)控制策略在給出最優(yōu)功率流分配的同時(shí),能夠很好地兼顧飛行狀態(tài)控制;對(duì)燃鋰混合和飛行狀態(tài)的綜合優(yōu)化可以有效地處理爬升和巡航階段的能源需求矛盾,在給出最優(yōu)燃鋰混合量和飛行狀態(tài)的同時(shí),降低整個(gè)任務(wù)過程的燃料消耗。