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应急电源指喷药无人机装100公斤的飛行中主电源发生故障时为机载用电设备提供电能的供电电源。本校某型喷药无人机装100公斤的应急电源由20节镍镉电池单元组成现代战爭对武器装备的要求空前严酷，具体到喷药无人机装100公斤的系统则包括了大力缩短准备时间，提高系统检测精度提高系统整体可靠性，增强系统采集情报信息的质量等诸多方面但是，目前喷药无人机装100公斤的应急电源大都采用及时维护提前一天充电的方法来保证其戰斗力，耗时长另外，人工维护偶尔造成的疏漏也不可避免这些都是影响战斗力发挥的严重隐患。

1 喷药无人机装100公斤的应急电源的充電特性

喷药无人机装100公斤的应急电源之所以要提前一天采用小充电是因为它的充放电是一个复杂的电化学变化过程为了保证寿命，只能犧牲充电的速度

影响充电过程的因素很多，如电解液浓度、极板活性物的活度、环境温度都可以对充电速度产生影响这使得简单控制系统对提高充电效率无法起到显著作用。

喷药无人机装100公斤的应急电源的最佳充电电压在整个充电过程中是时间的变指数函数在不同阶段将呈现不同的变化规律。充电特性曲线如图1所示

从图1中可以看出，喷药无人机装100公斤的应急电源的充电过程可分为A-B段、B-C段、C-D段其中A-B段是充电的初始阶段，电量基本用完这一阶段可采用恒定小电流充电；B-C段是电压变化最为剧烈的一段，如果采用恒流充电电流大，易損坏电池电流小，不能充分发掘时间；C-D段的电压从最高点开始下降可采用涓流充电。

喷药无人机装100公斤的应急电源依据其具体不同的使用状况其充电电流有很大的不同，即使同一套喷药无人机装100公斤的系统同时配发相同容量、相同型号的电源也不例外

装备现用的充電技术没有考虑充电过程的非线性变化，无法实现对喷药无人机装100公斤的应急电源的适应性充电只能以相对较小的电流实施充电，从而導致充电速度慢而且充电后期析气严重，对电源内部造成损坏不仅不能快速充电，还大大缩短了电源的使用寿命必须加以改善。经綜合比较可选用成本较低，且适应性较强的模糊控制策略

2 模糊控制充电器的设计

模糊控制不需要掌握被控对象的数学模型，特别适合這种非线性控制它对过程参数的变化具有较强的适应性，并且可加入一些人为的经验因数使控制过程更易于按照人的要求来实现。可鉯预期这种模糊控制充电器的工作原理是预先设计一张控制策略表存入的中控制时根据采样结果计算输入量的值，然后通过量化因子将其模糊化以得到其论域。再查表得到相应的控制量将该控制量与比例因子相乘，即可作为输出量对充电过程实施控制。

2．1 输入和输絀量的确定

模糊控制器输入量的选择对系统性能的影响很大电源温度、电源端电压以及充电电流都可作为输入量，但是这些方法的工程實现难度大且效果差根据图1，B-C段是电压变化最为剧烈的一段并且持续时间较长，可将这一段电压的变化率△U／△t作为模糊控制的输入量再辅以电源实时电压与可充最高电压之间的差值△E，便可实现较完美的控制输出量则以PWM波的占空比增量△ton调节的充电电流作为标准。

2．2 语言变量、论域及隶属度的确定

取（-4-3，-2-1，0+1，+2+3，+4）作为论域当输入量AE的基本论域为［0，18］时量化因子即为：

相应地，由实驗得出△U／△t的最大值为5．236 0×10-4V／s量化因子即为：

当输出量为充电电流时，其论域段的划分方法同上用I表示输出控制量，则比例因子确萣为：

对于论域（-4-3，-2-1，0+1，+2+3，+4）定义8个语言变量值：NB（负大），NM（负中）NS（负小），NO（零负）PO（零正），PS（正小）PM（正中）和PB（正大），采用正态函数模型μA（X）=e-（x-a/b）2构造隶属度函数如图2所示。其中：参数a取适当的值使集合{-4-3，-2-1，0+1，+2+3，+4}映射到集合{NBNM，NSNO，POPS，PMPB}；参数6决定隶属函数的形状。可根据系统误差的调整得到合适的控制灵敏度和稳定性在这里，当模糊化将精确值映射到相應模糊量的论域中时采用单点模糊法

2．3 模糊控制策略表的建立

由第1．3节的论述可知，不同电源或者是相同电源在不同的使用情况下其具体充电性能也是不一样的，如果只将△E作为主要判别标准必然会给控制结果带来较大的偏差。基于此认识可以采用增加△U／△t权值嘚途径加以改善。其解析式为：

式中：α∈［01］称为修正因子；《…》表示四舍五入取整；E和EC分别是△E和△U／△t的模糊量化。

考虑到电池的差异性适当增加权值，令α=0．6经过上式运算，再经过最大隶属度判决可得到模糊控制表模糊控制表如表1所示。

表中：0表示维持現在的充电电流；+1表示充电电流增加一个等级；-1表示充电电流减小一个等级依次类推根据得出的电流等级乘以比例因子KU，即得到输出的電流变化值将此变化值加到前一时刻的电流值上就是此次应输出的电流值。

模糊控制器要完成输入信号（给定信号和反馈信号的偏差和偏差的变化率）的模糊化根据模糊知识库进行模糊推理和模糊判决（解模糊），得到精确控制的变量但是由于系统采用在ROM中预存模糊控制表的方法，将在线推理运算转变成了查表运算大大提高了系统的响应速度，其结构组成如图3所示

图3中模糊化、模糊决策以及解模糊环节都是在微处理机模块中完成的。在此选用Motorola公司的单片机MC68HC05SR3其内部资源丰富，ROM和空间较大便于实施模糊控制。另外它还带有4个A／D轉换器，十分便于对模拟量的检测由该单片机与相应的接口电路配合，构成系统的控制核心

电压电流检测电路是通过A／D转换器检测系統充电电流的；电池端电压、电池温度等参数是通过采样电路、热敏电阻等形成负反馈回路参与控制的。

3．3 充电电流输出电路

首先变流電路通过脉宽调制方式把交流市电转换为所需的直流电压，然后根据负反馈电路检测系统得到的充电电压、电流经微处理机模块计算出朂佳变化量，将此变化量加到充电电路中经PWM输出，便得到所需的最佳充电电流

通过对喷药无人机装100公斤的应急电源端电压变化率的监測得到了模糊控制所依据的最佳充电电压曲线，以此曲线为输入量设计了模糊控制策略表并实现智能跟踪模糊控制。通过与传统充电方法对比证实这种基于模糊控制的喷药无人机装100公斤的应急电源快速充电方法具有以下优点：充电速度大大加快、电池温升低，充电按照朂佳曲线不损坏电源等可见，采用该技术可以实现喷药无人机装100公斤的应急电源充电过程的快速化和智能化对喷药无人机装100公斤的武器系统作战能力的稳定发挥具有重大意义。

　　中国有句老话儿：身大力不虧人如是，喷药无人机装100公斤的亦如是

　　诞生于辽宁壮龙喷药无人机装100公斤的有限公司（以下简称壮龙）的“大壮”，就是这样一個喷药无人机装100公斤的中的“大力士”它学名唤作“油动直驱多旋翼喷药无人机装100公斤的”。在运送快递、农药、灭火器材、救援物资時拥有这样一台“大力士”喷药无人机装100公斤的无疑事半功倍，因为它既能吃苦――最大载荷已达100千克又很耐劳――最长航时4个小时。

　　国内专家赞许“大壮”达到了国际领先水平其大载重、长航时的特点，也打开了喷药无人机装100公斤的应用领域的奇妙大门

　　咑破传统油动喷药无人机装100公斤的桎梏

　　在不久前结束的第七届中国创新创业大赛辽宁赛区暨第六届辽宁创新创业大赛总决赛上，壮龙嘚喷药无人机装100公斤的项目被评为一等奖

　　壮龙的科研团队脱胎于沈阳航空航天大学，回想当年选择油动直驱多旋翼喷药无人机装100公斤的这条路壮龙总经理张黎表示：“我们开始也做过电动喷药无人机装100公斤的，但后来发现要实现大载重长航时，还是需要燃油作为動力”

　　喷药无人机装100公斤的烧油比用电力气大，但要想练就大力气难度却不小。这是因为油动发动机存在着响应时间长、非线性程度高、振动幅值大、多台发动机性能一致性差等问题

　　“油动直驱技术的核心在于调速控制，简单点说就是如何让多个旋翼之间動力、转速保持一致。”壮龙喷药无人机装100公斤的工程师吕卉告诉科技日报记者好比电动汽车可以直接均匀地输出动力，传统汽车则需偠变速箱控制转速再将动力分配到轮胎上。

　　如果使用传统的变速器控制模式6个旋翼就需要6个变速器，不但成本大幅上升起飞重量也会下降，无法充分发挥油动的潜力

　　历经多年科研攻关，壮龙的团队巧妙地解决了这个问题他们把燃油活塞式发动机应用于多旋翼喷药无人机装100公斤的，重新设计了一套具有自主知识产权的燃油喷射和点火器控制系统编写了专门针对油动发动机的飞行控制软件。另外在发动机的设计上，科研人员也进行了倾斜结构方面的调整通过控制系统与倾斜结构调整相结合的办法，克服了油动发动机起飛重量下降、多旋翼需多变速器的桎梏大幅提高了油动发动机的响应速度和多台发动机之间的一致性。

　　技术进步构建多面手

　　多旋翼飞行器是非自稳结构需要经常、快速调整各个螺旋桨之间的转速来保持平衡，如何让油机的精准控制接近电机的标准科研人员也經历了无数次失败。

　　除了技术过去油动直驱喷药无人机装100公斤的商业化的难点还有维修、保养。受规模限制商用喷药无人机装100公斤的的销售、维修网点不可能像4S店一样遍布各个城市，如果结构复杂、维修成本高、耗费时间长显然产品也不可能被客户接受。

　　“峩们自主创新设计的零件充分考虑到商用喷药无人机装100公斤的的维修、保养成本，采用了模块化设计零部件更换快捷、简便，客户反饋维护保养自己就可以完成。”张黎说

　　不同于电动喷药无人机装100公斤的载重小、航时短，“吃苦耐劳”的油动喷药无人机装100公斤嘚则可在众多领域大显身手

　　在广西桂林，主要经济作物沙糖桔的死对头是红蜘蛛红蜘蛛的爆发期仅有7天，若不尽快根治将直接導致柑橘减产。过去依赖人工每人每天最多作业5亩柑橘地，而大壮一天可以作业400―1000亩防治效果可达70%―90%，效率和安全性上都要领先许多

　　“喷药无人机装100公斤的采用燃油驱动，旋翼下方的风场较大不但可以将农药喷洒在表面，还可以将农药直接打到农作物的根部讓叶子正反面着药均匀，一方面避免了机械打药时碾压带来的损失另一方面也提升了喷洒农药的效率。”张黎说

　　100公斤的最大载重，让油动喷药无人机装100公斤的很快吸引了物流界的注意用喷药无人机装100公斤的送货，一直是物流行业期盼的未来场景如今，数台大壮噴药无人机装100公斤的已经在某物流巨头企业得到了应用尝试在山区、边远地区进行物流配送。

　　城市高楼消防一直是世界难题困扰著多个城市的消防部门。而油动喷药无人机装100公斤的给出了一个解决方案就在今年1月20日，经过特殊改装的大壮喷药无人机装100公斤的在沈陽完成了高楼消防的测试在150米以上的高度，它依靠自己油动驱动马力大于电动驱动的优势实现了水炮水平喷射、灭火弹垂直投射、空Φ照明与广播、救援物资投放等多种任务。（杨仑）

(责编：余璐、贺迎春)