一种电动飞行器轨迹优化方法及系统

1.一种电动飞行器轨迹优化方法，其特征在于，包括：获取电动飞行器的固有参数；所述固有参数包括：重量、升力系数、阻力系数、参考翼面积以及飞行速度；根据所述固有参数计算动态滑翔最小风梯度；根据所述固有参数和所述动态滑翔最小风梯度确定风力发电系统的参数；所述风力发电系统设置在所述电动飞行器的背部；所述风力发电系统的参数包括：桨盘面积、功率系数和充电效率；根据所述固有参数、所述动态滑翔最小风梯度以及风力发电系统的参数，采用高斯伪谱方法进行动态滑翔闭环航迹和动态滑翔开环航迹的优化；所述根据所述固有参数计算动态滑翔最小风梯度，具体包括：利用公式 确定动态滑翔最小风梯度；其中，C L 为升力系数，C D 为阻力系数，V为飞行速度，g为重力加速度，β为动态滑翔最小风梯度；所述根据所述固有参数和所述动态滑翔最小风梯度确定风力发电系统的参数，具体包括：利用公式 确定风力发电系统的参数；其中，A为风力发电系统的桨盘面积，C P 为功率系数，μ为阻力增益系数，η为充电效率，ρ为当地大气密度，m为重量，S为参考翼面积；利用公式V w (h)＝βh确定风场函数；设置动力学方程：其中，L代表升力，D代表阻力，φ表示滚转角，γ为俯仰角，ψ为航向角；设置质心运动学方程：其中，x、y代表平面坐标系上的位置，h代表高度；升力L和阻力D的值按照如下公式计算：其中，ρ为当地大气密度，S为参考翼面积，C L 和C D 分别为升力系数和阻力系数；阻力系数可以表示成依赖升力系数变化的关系，为：其中，C D0 和K均为方程拟合系数；设置风力发电方程：远端来流单位面积的功率 发电机螺旋桨旋转平面截获的总功率 发电机捕获的功率 其中，A为风力发电系统的桨盘面积。 2.根据权利要求1所述的一种电动飞行器轨迹优化方法，其特征在于，所述根据所述固有参数、所述动态滑翔最小风梯度以及风力发电系统的参数，采用高斯伪谱方法进行动态滑翔闭环航迹和动态滑翔开环航迹的优化，具体包括：利用公式maxJ(x)＝E B 确定获取的电能最大的轨迹；动态滑翔的边界条件为以下公式；以获取的电能最大的轨迹为风梯度动态滑翔目标函数，以动态滑翔的边界条件为约束条件，采用高斯伪谱方法对动态滑翔运动特征进行分析，确定优化后的动态滑翔闭环航迹和动态滑翔开环航迹；其中，t 0 为初始时刻，t f 为终端时刻，ψ为航向角，φ为滚转角，γ为俯仰角，h为高度，n为过载。 3.一种电动飞行器轨迹优化系统，应用于权利要求1-2任意一项所述的一种电动飞行器轨迹优化方法，其特征在于，包括：固有参数获取模块，用于获取电动飞行器的固有参数；所述固有参数包括：重量、升力系数、阻力系数、参考翼面积以及飞行速度；动态滑翔最小风梯度计算模块，用于根据所述固有参数计算动态滑翔最小风梯度；风力发电系统的参数确定模块，用于根据所述固有参数和所述动态滑翔最小风梯度确定风力发电系统的参数；所述风力发电系统设置在所述电动飞行器的背部；所述风力发电系统的参数包括：桨盘面积、功率系数和充电效率；航迹优化模块，用于根据所述固有参数、所述动态滑翔最小风梯度以及风力发电系统的参数，采用高斯伪谱方法进行动态滑翔闭环航迹和动态滑翔开环航迹的优化。 4.根据权利要求3所述的一种电动飞行器轨迹优化系统，其特征在于，所述动态滑翔最小风梯度计算模块具体包括：动态滑翔最小风梯度计算单元，用于利用公式 确定动态滑翔最小风梯度；其中，C L 为升力系数，C D 为阻力系数，V为飞行速度，g为重力加速度，β为动态滑翔最小风梯度。 5.根据权利要求4所述的一种电动飞行器轨迹优化系统，其特征在于，所述风力发电系统的参数确定模块具体包括：风力发电系统的参数确定单元，用于利用公式 确定风力发电系统的参数；其中，A为风力发电系统的桨盘面积，C P 为功率系数，μ为阻力增益系数，η为充电效率，ρ为当地大气密度，m为重量，S为参考翼面积。 6.根据权利要求5所述的一种电动飞行器轨迹优化系统，其特征在于，所述航迹优化模块具体包括：目标函数确定单元，用于利用公式maxJ(x)＝E B 确定获取的电能最大的轨迹；边界条件确定单元，用于动态滑翔的边界条件为以下公式；航迹优化单元，用于以获取的电能最大的轨迹为风梯度动态滑翔目标函数，以动态滑翔的边界条件为约束条件，采用高斯伪谱方法对动态滑翔运动特征进行分析，确定优化后的动态滑翔闭环航迹和动态滑翔开环航迹；其中，t 0 为初始时刻，t f 为终端时刻，ψ为航向角，φ为滚转角，γ为俯仰角，h为高度，n为过载。