Planificación de la Trayectoria del Estado de Carga para UAV Convertible Solar-Potenciado de Baja Altitud mediante Modos de Conducción
Autores: Cao, Xiao; Liu, Li
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Planificación de la Trayectoria del Estado de Carga para UAV Convertible Solar-Potenciado de Baja Altitud mediante Modos de Conducción
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Energía solar
Baterías de almacenamiento de energía
Vehículos aéreos no tripulados convertibles con energía solar
Planificación de la trayectoria de estado de carga
Estrategia de gestión de energía
Pronóstico del tiempo
Licencia
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La eficiencia de conversión de la energía solar y la capacidad de las baterías de almacenamiento de energía limitan el desarrollo de aeronaves solares de baja altitud frente a fenómenos meteorológicos desafiantes en la atmósfera inferior. En este documento, se estudia el problema de planificación energética de vehículos aéreos no tripulados convertibles alimentados por energía solar (SCUAVs), y se propone un método de planificación de trayectoria de estado de carga (SOC) de tipo degressivo con estrategia de gestión de energía (EMS). La estrategia de planificación de trayectoria de SOC se divide en cuatro etapas impulsadas por tres modos, lo que logra el ciclo de energía del crucero de larga duración de los SCUAV y múltiples flotaciones sin necesidad de cargar completamente la SOC de la batería. La EMS se aplica para controlar la salida de la celda solar/batería y la distribución de energía para cada etapa de acuerdo con los tres modos. Se propone un modelo de predicción basado en transformada de wavelet (WT), redes de memoria a largo y corto plazo (LSTM) y promedio móvil integrado autorregresivo (ARIMA) para la previsión meteorológica en baja altitud, donde la irradiancia solar se utiliza para la predicción de la potencia de entrada solar, y el viento y su dirección de entrada tienen en cuenta la predicción de potencia multimodal. Los resultados numéricos y de simulación indican que la efectividad del método propuesto de planificación de trayectoria de SOC tiene un impacto positivo en las aeronaves solares de baja altitud.
Descripción
La eficiencia de conversión de la energía solar y la capacidad de las baterías de almacenamiento de energía limitan el desarrollo de aeronaves solares de baja altitud frente a fenómenos meteorológicos desafiantes en la atmósfera inferior. En este documento, se estudia el problema de planificación energética de vehículos aéreos no tripulados convertibles alimentados por energía solar (SCUAVs), y se propone un método de planificación de trayectoria de estado de carga (SOC) de tipo degressivo con estrategia de gestión de energía (EMS). La estrategia de planificación de trayectoria de SOC se divide en cuatro etapas impulsadas por tres modos, lo que logra el ciclo de energía del crucero de larga duración de los SCUAV y múltiples flotaciones sin necesidad de cargar completamente la SOC de la batería. La EMS se aplica para controlar la salida de la celda solar/batería y la distribución de energía para cada etapa de acuerdo con los tres modos. Se propone un modelo de predicción basado en transformada de wavelet (WT), redes de memoria a largo y corto plazo (LSTM) y promedio móvil integrado autorregresivo (ARIMA) para la previsión meteorológica en baja altitud, donde la irradiancia solar se utiliza para la predicción de la potencia de entrada solar, y el viento y su dirección de entrada tienen en cuenta la predicción de potencia multimodal. Los resultados numéricos y de simulación indican que la efectividad del método propuesto de planificación de trayectoria de SOC tiene un impacto positivo en las aeronaves solares de baja altitud.