摘要
在间歇性且能源受限的可再生能源环境下，无人飞行器（UAV）的持续任务执行深受锂聚合物（LiPo）电池续航能力的限制。本文提出了一种集成能源管理及充电框架，用于配备混合储能系统（HESS）与自动电池更换机制的光伏供电移动站。该框架通过基于字典优先级的分配器依次处理自动电池更换、多时隙锂聚合物电池充电以及无刷直流电机推进功能，同时由混合储能系统弥补光伏能源的间歇性问题。在充电方面，一种考虑约束条件的恒流恒压充电策略通过自适应神经模糊推理系统得到优化，该系统利用电池温度及其变化率等参数进行训练，从而实现预判性的热电流降额控制，确保控制动作平滑且无间断。抗积分饱和的比例积分控制机制以及无缝模式转换功能则保证了恒流充电与恒压充电之间的稳定过渡。此外，一种事件触发的紧急模式可通过“最大优先级选择”策略加快电池准备就绪的速度。通过与经粒子群优化/差分进化优化的PID控制器在完整日间光伏周期下的对比模拟表明，所提出的ANFIS控制器可将恒流充电模式下的电流跟踪均方根误差降低96.9%，提升充电效率，同时减少电池老化程度，包括基于电池状态量的热损伤值以及等效全循环次数。该框架能够在可再生能源输出波动的情况下，稳定实现持续的电池更换与充电操作。
