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Una Estrategia de Gestión de Energía Óptima Basada en Lógica Difusa para un Vehículo Aéreo No Tripulado Híbrido de Celdas de Combustible/Batería

Autores: Lei, Tao; Wang, Yanbo; Jin, Xianqiu; Min, Zhihao; Zhang, Xingyu; Zhang, Xiaobin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Una Estrategia de Gestión de Energía Óptima Basada en Lógica Difusa para un Vehículo Aéreo No Tripulado Híbrido de Celdas de Combustible/Batería


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Desarrollo
Vehículos aéreos no tripulados
Sistemas de gestión de energía
Economía de combustible
Lógica difusa
Optimización

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 15

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Con el desarrollo de vehículos aéreos no tripulados (VANT) de gran altitud y larga duración, la optimización del despacho coordinado de energía de los sistemas de gestión de energía de los VANT se ha convertido en un objetivo clave en la investigación de VANT eléctricos. Se proponen varias estrategias de gestión de energía diferentes para mejorar la eficiencia general y la economía de combustible de los sistemas de energía híbridos de celda de combustible/batería (HEPS) de los VANT. Se diseña una estrategia de gestión de energía basada en reglas (RB) como línea base para la comparación con otras estrategias. Se presenta una estrategia de gestión de energía (EMS) basada en lógica difusa (FL) para HEPS. En comparación con las estrategias clásicas basadas en reglas, el control de lógica difusa tiene mejor robustez ante fluctuaciones de potencia en el VANT. Sin embargo, la estrategia FL propuesta tiene un defecto inherente: el rendimiento de optimización estará determinado en gran medida por el método heurístico y las experiencias pasadas de los diseñadores, en lugar de una función de costo específica del algoritmo en sí. Así, el artículo propone una estrategia mejorada basada en lógica difusa que utiliza optimización por enjambre de partículas (PSO) para rastrear los umbrales óptimos de las funciones de membresía, y la minimización del consumo equivalente de hidrógeno se considera como la función objetivo. Utilizando un perfil de misión típico de 30 minutos para el VANT, se verificaron todas las EMS propuestas mediante simulaciones y experimentos de prototipo de controlador rápido (RCP). Se presentan comparaciones y análisis exhaustivos evaluando el consumo de hidrógeno, la eficiencia del sistema y la estabilidad del bus de voltaje. Los resultados muestran que el algoritmo PSO-FL puede mejorar aún más la economía de combustible y lograr un rendimiento dinámico general superior al controlar el tren motriz de celda de combustible de un VANT.

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