太陽能無人偵察機(jī)平臺(tái)科技制作-資料下載頁
2025-05-17 13:48本頁面
【正文】 池充電，而不希望儲(chǔ)能電池反過來為太陽能電池充電。3) 具有完善的充電策略。利用太陽能電池充電，充電電流隨日照變化而變化，一個(gè)理想的系統(tǒng)應(yīng)該能夠穩(wěn)定充電電流而不至于變化過于劇烈。另外，對(duì)于多節(jié)串聯(lián)的儲(chǔ)能電池應(yīng)能實(shí)現(xiàn)平衡充電，并且時(shí)刻監(jiān)視電壓，不出現(xiàn)過充現(xiàn)象。4) 智能協(xié)調(diào)用電方式。太陽能無人機(jī)由地面遙控，在地面上發(fā)送指令（如加速飛行），主控制器接收到后，就會(huì)采集系統(tǒng)狀態(tài)、太陽能電池陣的電流、電壓、儲(chǔ)能電池的狀態(tài)、負(fù)載的用電功率，電機(jī)的電流等，判斷是由太陽能電池陣還是燃料電池或者兩者同時(shí)供電，最后由執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成操作。5) 體積小巧、可靠性高。本項(xiàng)目目前仍處于初期，雖然也有簡單的能源管理系統(tǒng)，但功能還不是十分完善，這也是我們下一步要改進(jìn)的地方。（MPPT）此技術(shù)將使得能源管理策略大幅優(yōu)化，是我們下一步研究的重點(diǎn)。在常規(guī)的線性系統(tǒng)電氣設(shè)備中，為使負(fù)載獲得最大功率，通常要進(jìn)行恰當(dāng)?shù)呢?fù)載匹配，使負(fù)載電阻等于供電系統(tǒng)的內(nèi)阻，此時(shí)負(fù)載上就可以獲得最大功率。對(duì)于一些內(nèi)阻不變的供電系統(tǒng)，可以用外阻等于內(nèi)阻的簡單方法就可以獲得最大輸出功率。但在太陽能電池供電系統(tǒng)中，太陽能電池的內(nèi)阻不僅受日照強(qiáng)度的影響，而且受環(huán)境溫度及負(fù)載的影響，而處在不斷的變化中。因此，就不可能用上述簡單的方法來獲得最大輸出功率。目前所采用的方法是在太陽能電池陣列和負(fù)載之間增加一個(gè)DC/DC變換器，通過改變DC/DC變換器中功率開關(guān)管的導(dǎo)通率，來調(diào)整、控制太陽能電池陣列工作在最大功率點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制。最大功率點(diǎn)的跟蹤(MPPT)實(shí)現(xiàn)的實(shí)質(zhì)是一個(gè)自尋優(yōu)過程，即通過控制陣列端電壓，使陣列能在各種不同的日照和溫度環(huán)境下智能化地輸出最大功率。MPPT控制也可以先根據(jù)采集到的太陽能電壓、電流值以及功率值來判斷其運(yùn)行在哪個(gè)工作區(qū)，然后根據(jù)不同的工作區(qū)采取不同的工作指令進(jìn)行跟蹤控制。 第五章 地面實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)測試太陽能電池在延長航時(shí)方面的效果。室內(nèi)（無太陽能電池），將兩節(jié)鋰電池充滿電（）后，電機(jī)開始在一穩(wěn)定電流下工作并開始計(jì)時(shí)，時(shí)刻監(jiān)測鋰電池電壓。對(duì)比：室外（由太陽能電池），正午12點(diǎn)，將兩節(jié)鋰電池充滿電（）后，電機(jī)開始在同一穩(wěn)定電流下工作并開始計(jì)時(shí)，時(shí)刻監(jiān)測鋰電池電壓。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)室內(nèi)室外20A10分51秒15分49秒25A7分32秒11分40秒30A3分44秒7分27秒 實(shí)驗(yàn)結(jié)論從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，由于太陽能電池對(duì)鋰電池的充電作用，動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間得到顯著延長。考慮到平飛時(shí)電流較小，延長的效果將更加明顯。 拉力測試 實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y試動(dòng)力系統(tǒng)不同電流下的拉力。 實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)采用兩種方法分別測試不同電流下的拉力：1) 在地面，直接從系在飛機(jī)尾撐上的彈簧秤中讀數(shù)。該方法用于估計(jì)地面滑跑時(shí)的拉力（即考慮摩擦）。圖22 拉力測試I2) 測不同電流下螺旋槳的轉(zhuǎn)速，利用螺旋槳拉力計(jì)算器計(jì)算拉力。該方法用于估計(jì)在空中飛行時(shí)的拉力（無摩擦力）。圖23 使用轉(zhuǎn)速表測螺旋槳轉(zhuǎn)速圖24 螺旋槳拉力計(jì)算器 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電流拉力I轉(zhuǎn)速拉力II5A3900rpm10A5200rpm15A6000rpm20A6600rpm25A7000rpm30A7400rpm35A7600rpm 實(shí)驗(yàn)結(jié)論首先可以看出，地面的（靜）摩擦力相比拉力是一個(gè)不可忽視的阻力。在起飛滑跑階段，最大拉力時(shí)（），可以達(dá)到起飛拉力要求。在平飛過程中，僅用太陽能電池可提供約15A電流，，可以維持平飛。 第六章 項(xiàng)目應(yīng)用及未來發(fā)展 項(xiàng)目應(yīng)用本項(xiàng)目初期的成果即完成了一架太陽能無人機(jī)的原型機(jī)（如圖25）。其中最大的創(chuàng)新點(diǎn)在于太陽能電池的封裝方式以及能源管理系統(tǒng)。同時(shí)本項(xiàng)目也開發(fā)出一種氣動(dòng)與能源系統(tǒng)并行的設(shè)計(jì)方法，大大減少了設(shè)計(jì)成本。圖25 太陽能無人機(jī)總裝完成在成功地完成幾次試飛后，本項(xiàng)目組為機(jī)體平臺(tái)加裝了航拍設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)空中偵查的功能（如圖26）。圖26 航拍用攝像頭關(guān)于試飛及航拍的具體情況，請(qǐng)參考視頻資料及實(shí)體展示。 下一步發(fā)展本項(xiàng)目在初期打下一個(gè)牢固的基礎(chǔ)，初步形成了一個(gè)太陽能無人機(jī)平臺(tái)。為了讓其擁有更加優(yōu)異的性能，并具有實(shí)用價(jià)值，下一步需要在以下幾點(diǎn)尋求突破：1) 在動(dòng)力系統(tǒng)中加入減速組，有效提高動(dòng)力系統(tǒng)效率，增大拉力。2) 提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化率，進(jìn)一步延長航時(shí)。3) 完善能源管理系統(tǒng)，在整合必備功能的前提下減小重量和體積。4) 對(duì)機(jī)翼的結(jié)構(gòu)以及電池片的封裝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕機(jī)翼重量，提高工藝可行性。5) 加裝圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)裙δ?，完善空中偵查功能?參考文獻(xiàn)[1] 張鶴飛，吳安民，俞金娣：晝夜飛行太陽能無人機(jī)的若干問題[2] 高廣林，李占科，宋筆鋒，丁祥：太陽能無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析[3] 鄧海強(qiáng)，余雄慶：太陽能無人機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[4] 王訓(xùn)春，陳鳴波：航空器新一代動(dòng)力能源裝置——太陽能無人機(jī)用太陽電池[5] 包文俊，黃長杰：24V/4A太陽控制器設(shè)計(jì)[6] 張錦繡：太陽能無人機(jī)能源管理的初步分析與實(shí)驗(yàn)[7] 李云虎：太陽能電池組件封裝工藝研究[8] 洪剛：蓄電池太陽能充電系統(tǒng)研究[9] 鄧海強(qiáng)：小型太陽能無人機(jī)氣動(dòng)/結(jié)構(gòu)/推進(jìn)一體化設(shè)計(jì)研究
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