最小飞行能耗的模型预测规划与空速调节
系统与控制
2025-04-03 v1 系统与控制
摘要
尽管电池技术在过去十年中取得了巨大进步，但仍是电动飞机在长途货运和乘客投递中大规模采用的瓶颈。 onboard 能源预计以最高效方式使用。能耗建模研究提供了越来越精确的数学模型，但针对操作层面的实时能源优化的研究仍寥寥。此外，很少有文献将着陆和起飞的能耗需求纳入其支配模型中。本文提出了基本能量方程，并设计了比例-积分-微分（PID）控制器。该方法展示了一种独特的能耗模型方法，可在确定性路径上跟踪实时能源优化。所提出的 PID 控制器通过仿真测试，显示其在驱动实际空速收敛于最优速度方面具有有效性和准确性，无需知道系统动力学。我们还提出了一种模型预测方法，通过优化飞行轨迹来最小化着陆和起飞的能耗。
引用
@article{arxiv.2504.01311,
title = {Model-Predictive Planning and Airspeed Regulation to Minimize Flight Energy Consumption},
author = {Trevor Karpinski and Alexander Blakesley and Jakub Krol and Bani Anvari and George Gorospe and Liang Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.01311},
year = {2025}
}