摘要：開展了燃料電池/鋰電池(簡稱燃鋰)混合動力無人機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,以動力系統(tǒng)模型為耦合點聯(lián)立能源系統(tǒng)與無人機運動方程,建立能源狀態(tài)與運動狀態(tài)耦合模型。針對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最優(yōu)控制過程的影響,并與模糊控制能源管理策略進行對比分析。針對大功率短時爬升和小功率長時巡航的典型任務(wù)特點,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高度對最優(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,能夠很好地兼顧飛行狀態(tài)控制;對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,降低整個任務(wù)過程的燃料消耗。