(19)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(71)申請人北京京能科技有限公司地址100142北京市海淀區(qū)定慧寺北里23號(hào)院藍(lán)慧大廈六層GO6N單森林趙麒麟雷浩高荷武龍王飛田文筱高東青(74)專利代理機(jī)構(gòu)深圳國海智峰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44489專利代理師彭蘭清(54)發(fā)明名稱一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法本發(fā)明公開了一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，涉及氫能無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，為了解決動(dòng)力布局方案的呈現(xiàn)效果不佳的問題。本發(fā)明通過調(diào)取歷史分布式動(dòng)力布局方案并結(jié)合當(dāng)前分析結(jié)果，可以借鑒以往的成功經(jīng)驗(yàn)，避免重復(fù)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)效率和成功率，利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的初步位置進(jìn)行布局優(yōu)化，這種智能算法能夠高效地搜索最優(yōu)解，提高布局方案的整體性能，優(yōu)化組件位置與安裝角度，降低定性與操控性，尤其適用于高速或大迎角飛行場幾何結(jié)構(gòu)幾何結(jié)構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)無人機(jī)氯能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型建立參數(shù)化模型建立關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析性能特性能源管理氣動(dòng)布局優(yōu)化全局管理熱管理優(yōu)化仿真分析比對(duì)結(jié)果并優(yōu)化方案結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析21.一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，其特征在于，包括：根據(jù)無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化模型建立，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型建立，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行分布式動(dòng)力布局，并對(duì)約束條件進(jìn)行定義；根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行全局管理，全局管理包括能源管理、氣動(dòng)布局優(yōu)化、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析和熱管理優(yōu)化，根據(jù)全局管理結(jié)果進(jìn)行全局協(xié)同優(yōu)化，協(xié)同優(yōu)化完成后進(jìn)行測試和驗(yàn)證；進(jìn)行分布式動(dòng)力布局之前，先確定無人機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)目標(biāo)確定完成后確定布局設(shè)計(jì)的約束條件；設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件定義完成后，對(duì)無人機(jī)的參數(shù)化模型進(jìn)行分析。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化模型建立，包括：先將無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化模型建立；其中，先收集無人機(jī)的幾何尺寸、形狀特征及其各部件的相對(duì)位置，包括機(jī)身、翼型和尾部，將收集的無人機(jī)的幾何尺寸、形狀特征及其各部件的相對(duì)位置數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)輔助工具進(jìn)行無人機(jī)三維模型生成；將生成的無人機(jī)三維模型進(jìn)行參數(shù)化處理，參數(shù)化處理為通過控制關(guān)鍵尺寸及形狀，進(jìn)行幾何特征的定義；將參數(shù)化處理完成的無人機(jī)三維模型中連續(xù)的幾何特征離散化為適合數(shù)值計(jì)算的網(wǎng)再將無人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化模型建立；其中，先收集無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，包括電池、氫氣存儲(chǔ)罐、燃料電池和電機(jī)的技術(shù)參數(shù)、功率特性和能量密度，并確定每個(gè)動(dòng)力組件之間的相互作用關(guān)系，動(dòng)力組件包括根據(jù)收集的無人機(jī)的幾何尺寸、形狀特征及其各部件的相對(duì)位置數(shù)據(jù)，建立氫能動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，氫能動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型包括能量轉(zhuǎn)換和功率輸出，利用狀態(tài)方程和能量守恒原理對(duì)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)模型建立，最終得到無人機(jī)動(dòng)力模型；將無人機(jī)幾何模型和無人機(jī)動(dòng)力模型進(jìn)行耦合，耦合完成后得到無人機(jī)參數(shù)化模型。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型建立，包括：將無人機(jī)參數(shù)化模型中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)取，關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括氫氣存儲(chǔ)罐、燃料電池、電動(dòng)機(jī)和電池，其中，氫氣存儲(chǔ)罐的參數(shù)是收集氫氣存儲(chǔ)的容量、壓力、體積和材料；燃料電池的參數(shù)是收集燃料電池的功率輸出、效率、能量密度和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；電動(dòng)機(jī)的參數(shù)是收集電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、效率和扭矩曲線；電池的參數(shù)是收集電池的充電和放電特關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)確認(rèn)調(diào)取完成后確定組件之間的相互作用關(guān)系；相互作用關(guān)系確認(rèn)完成后建立教學(xué)模型；教學(xué)模型為對(duì)每個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)組件進(jìn)行數(shù)據(jù)模型建立，包括組件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的行為模3將各個(gè)組件模型整合為一個(gè)完整的動(dòng)力系統(tǒng)模型，并定義組件之間的能量流和信號(hào)交最后利用教學(xué)模型開發(fā)工具構(gòu)建動(dòng)力系統(tǒng)模型的無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)教學(xué)模型，并設(shè)計(jì)用戶界面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行分布式動(dòng)力布局，并對(duì)約束條件進(jìn)行定義，包括：設(shè)計(jì)目標(biāo)包括最大飛行時(shí)間、負(fù)載能力、能量效率以及飛行穩(wěn)定性；最后完成設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件的定義。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行分布式動(dòng)力布局，并對(duì)約束條件進(jìn)行定義，還包括：其中，對(duì)參數(shù)化模型中動(dòng)力組件的關(guān)鍵參數(shù)和性能特性進(jìn)行分析，動(dòng)力組件包括氫氣從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取歷史分布式動(dòng)力布局方案，將歷史分布式動(dòng)力布局方案與關(guān)鍵參數(shù)和性能特性的分析結(jié)果以及動(dòng)力組件之間的相互作用關(guān)系，進(jìn)行結(jié)合，結(jié)合完成后得到動(dòng)力組件的初步位置；利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的初步位置進(jìn)行布局優(yōu)化，在優(yōu)化過程中，對(duì)布局方案中動(dòng)力組件的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，包括改變動(dòng)力組件的安裝位置、角度，調(diào)整各組件之間的連接方式；調(diào)整完成后得到參數(shù)化模型的分布式動(dòng)力布局方案。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，其特征在于，利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的初步位置進(jìn)行布局優(yōu)化，包括：基于氫能無人機(jī)的無人機(jī)整體特性和動(dòng)力組件特性，確定動(dòng)力組件之間布局的約束條基于氫能無人機(jī)的當(dāng)前飛行任務(wù)，確定對(duì)飛行空氣阻力、飛行平衡重心和飛行續(xù)航時(shí)間的指標(biāo)需求，基于所述指標(biāo)需求，確定對(duì)飛行空氣阻力、飛行平衡重心和飛行續(xù)航時(shí)間的加權(quán)權(quán)重；基于所述目標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)和約束條件，基于粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的安裝位置進(jìn)行確定在所述最優(yōu)安全位置下的可行安裝角度和動(dòng)力組件的可行連接方式；基于最優(yōu)安裝位置，以氫能能耗和電池能耗為預(yù)測指標(biāo)，建立氫能無人機(jī)的數(shù)學(xué)模型；基于所述數(shù)學(xué)模型，確定在當(dāng)前飛行任務(wù)中可行安裝角度和動(dòng)力組件的可行連接方式下的預(yù)測氫能能耗和預(yù)測電池能耗，選取預(yù)測氫能能耗和預(yù)測電池能耗的綜合能耗最小的可行安裝角度和動(dòng)力組件的可行連接方式作為目標(biāo)安裝角度和目標(biāo)連接方式。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行全局管理，包括：先將分布式動(dòng)力布局方案中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，包括布局方案數(shù)據(jù)、參數(shù)化模型數(shù)據(jù)和外部環(huán)境數(shù)據(jù)；4根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行能源管理，能源管理為根據(jù)無人機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，結(jié)合飛行任務(wù)剖面，分析不同階段所需的功率，再基于動(dòng)力組件的性能特性，制定能源分配策略；同時(shí)，建立能源監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取各動(dòng)力組件的能量狀態(tài)和功率輸出情況，根據(jù)監(jiān)測結(jié)根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行氣動(dòng)布局優(yōu)化，氣動(dòng)布局優(yōu)化為利用計(jì)算流體力學(xué)工具，對(duì)分布式動(dòng)力布局下的無人機(jī)氣動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同動(dòng)力組件位置對(duì)氣流的影響，評(píng)估升力、阻力和俯仰力矩，對(duì)氣動(dòng)性能進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)動(dòng)力組件的位置和安裝角度參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行全局管理，還包括：根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析為根據(jù)動(dòng)力組件的工作狀態(tài)，計(jì)算其對(duì)無人機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)力載荷，結(jié)合氣動(dòng)性能評(píng)估結(jié)果，確定無人機(jī)在不同飛行條件下所承受的氣動(dòng)載荷，利用有限元分析軟件，建立無人機(jī)的結(jié)構(gòu)有限元模型，將動(dòng)力載荷和氣動(dòng)載荷施加到模型上，分析無人機(jī)結(jié)構(gòu)在各種載荷作用下的應(yīng)力、應(yīng)變分布情況，最后根據(jù)強(qiáng)度分析結(jié)果，選擇合適的材料，并對(duì)結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行調(diào)整；根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行熱管理優(yōu)化，熱管理優(yōu)化為確定動(dòng)力組件在工作過程中的發(fā)熱情況，分析熱源的分布和熱流傳遞路徑，利用熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的物理原理，建立熱管理模型，模擬無人機(jī)在不同飛行條件下的溫度場分布，根據(jù)溫度場模擬結(jié)果，對(duì)散熱方式進(jìn)行確認(rèn)，散熱方式包括風(fēng)冷、液冷或熱管散熱，安裝溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測動(dòng)力組件和關(guān)鍵部位的溫度，根據(jù)溫度監(jiān)測結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)散熱系統(tǒng)的工作參數(shù)；最終得到全局管理完成的分布式動(dòng)力布局方案。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，其特征在于，根據(jù)全局管理結(jié)果進(jìn)行全局協(xié)同優(yōu)化，協(xié)同優(yōu)化完成后進(jìn)行測試和驗(yàn)證，包括：將無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型集成到協(xié)同優(yōu)化平臺(tái)中，并確定優(yōu)化目標(biāo)和約束條將全局管理后得到的分布式動(dòng)力布局方案中的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，并將每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析；仿真分析包括能源管理仿真、氣動(dòng)布局仿真、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真和熱管理仿真；將仿真分析結(jié)果與無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型中的優(yōu)化目標(biāo)和約束條件進(jìn)行比較評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果判斷仿真分析結(jié)果是否滿足優(yōu)化目標(biāo)和約束條件；根據(jù)評(píng)估結(jié)果利用遺傳算法進(jìn)行設(shè)計(jì)變量的調(diào)整，其中，遺傳算法自動(dòng)迭代；設(shè)計(jì)變量調(diào)整完成后進(jìn)行無人機(jī)模擬飛行測試，實(shí)時(shí)收集模擬飛行測試數(shù)據(jù)；將實(shí)時(shí)收集的模擬分析測試數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果再次進(jìn)行方案優(yōu)化。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，其特征在于，基于所述目標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)和約束條件，基于粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的安裝位置進(jìn)行求解，基于當(dāng)前飛行任務(wù)，結(jié)合目標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)和約束條件，確定粒子群優(yōu)化算法的迭代系數(shù)；從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)表中，獲取迭代系數(shù)對(duì)應(yīng)的最大迭代次數(shù)；5基于最大迭代次數(shù)、初始慣性權(quán)重和結(jié)束慣性權(quán)重，確定對(duì)慣性權(quán)重的動(dòng)態(tài)衰減權(quán)重確定值；基于所述最大迭代次數(shù)和動(dòng)態(tài)衰減權(quán)重確定值，設(shè)計(jì)粒子群優(yōu)化算法，并基于粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的安裝位置進(jìn)行求解，得到最優(yōu)安裝位置。6技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及氫能無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方背景技術(shù)[0002]氫能無人機(jī)是指以氫氣作為能源的無人機(jī)，它們通常采用氫燃料電池作為動(dòng)力[0003]公告號(hào)為CN111695203B的中國專利公開了一種反蜂群無人機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)和性能評(píng)估方法，主要通過將飛行高度、平飛速度，起飛重量與升力系數(shù)作為氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)約束條件，在給定氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)約束條件的基礎(chǔ)上，確定反蜂群無人機(jī)中機(jī)翼與尾翼的幾何尺寸、重心、尾翼以及機(jī)翼與尾翼的安裝角，結(jié)合了實(shí)際應(yīng)用的情況，有效的提升無人機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過程中的氣動(dòng)效率，提高了無人機(jī)的升阻比與穩(wěn)定性。并通過建立具有螺旋槳的第一模型與不具有螺旋槳的第二模型，對(duì)兩種情況下的無人機(jī)進(jìn)行起飛流場與平飛流場的預(yù)測分析，并對(duì)兩種計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)估比對(duì)，使得評(píng)估結(jié)果更加符合實(shí)際情況，上述的中國專利雖然解決了氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)的問題，但是在實(shí)際操作中還存在以下問題：[0004]1.沒有對(duì)無人機(jī)的實(shí)際實(shí)體模型以及無人機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)模型進(jìn)行有效的建立，從而導(dǎo)致無法進(jìn)一步的了解詳細(xì)組件組成情況。[0005]2.沒有根據(jù)無人機(jī)的實(shí)際模型進(jìn)行針對(duì)性的性能分析，從而導(dǎo)致無法進(jìn)行準(zhǔn)確的動(dòng)力布局。[0006]3.沒有對(duì)布局完成的方案進(jìn)行更縝密的管理分析，從而導(dǎo)致動(dòng)力布局方案的完整性不佳。發(fā)明內(nèi)容[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，通過調(diào)取歷史分布式動(dòng)力布局方案并結(jié)合當(dāng)前分析結(jié)果，可以借鑒以往的成功經(jīng)驗(yàn)，避免重復(fù)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)效率和成功率，利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的初步位置進(jìn)行布局優(yōu)化，這種智能算法能夠高效地搜索最優(yōu)解，提高布局方案的整體性能，優(yōu)化組件位置與安裝角度，降低阻力、提升升力，改善俯仰力矩平衡，增強(qiáng)飛行穩(wěn)定性與操控性，尤其適用于高速或大迎角飛在多個(gè)關(guān)鍵性能上的全面評(píng)估和優(yōu)化，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。[0010]根據(jù)無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化模型建立，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型建立，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行分布式動(dòng)力布局，并對(duì)約束條件進(jìn)行定義；[0011]根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行全局管理，全局管理包括能源管理、氣動(dòng)布局優(yōu)化、7結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析和熱管理優(yōu)化，根據(jù)全局管理結(jié)果進(jìn)行全局協(xié)同優(yōu)化，協(xié)同優(yōu)化完成后進(jìn)行測試和驗(yàn)證；[0012]進(jìn)行分布式動(dòng)力布局之前，先確定無人機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)目標(biāo)確定完成后確定布局設(shè)計(jì)的約束條件；[0013]設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件定義完成后，對(duì)無人機(jī)的參數(shù)化模型進(jìn)行分析。[0014]優(yōu)選的，根據(jù)無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化模型建立，包括：[0015]先將無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化模型建立；[0016]其中，先收集無人機(jī)的幾何尺寸、形狀特征及其各部件的相對(duì)位置，包括機(jī)身、翼型和尾部，將收集的無人機(jī)的幾何尺寸、形狀特征及其各部件的相對(duì)位置數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)輔助工具進(jìn)行無人機(jī)三維模型生成；[0017]將生成的無人機(jī)三維模型進(jìn)行參數(shù)化處理，參數(shù)化處理為通過控制關(guān)鍵尺寸及形[0018]將參數(shù)化處理完成的無人機(jī)三維模型中連續(xù)的幾何特征離散化為適合數(shù)值計(jì)算的網(wǎng)格模型，最終得到無人機(jī)幾何模型；[0019]再將無人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化模型建立；[0020]其中，先收集無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，包括電池、氫氣存儲(chǔ)罐、燃料電池和電機(jī)的技術(shù)參數(shù)、功率特性和能量密度，并確定每個(gè)動(dòng)力組件之間的相互作用關(guān)系，動(dòng)力組件[0021]根據(jù)收集的無人機(jī)的幾何尺寸、形狀特征及其各部件的相對(duì)位置數(shù)據(jù)，建立氫能動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，氫能動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型包括能量轉(zhuǎn)換和功率輸出，利用狀態(tài)方程和能量守恒原理對(duì)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)模型建立，最終得到無人機(jī)動(dòng)力模[0022]將無人機(jī)幾何模型和無人機(jī)動(dòng)力模型進(jìn)行耦合，耦合完成后得到無人機(jī)參數(shù)化模[0023]優(yōu)選的，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型建立，包括：[0024]將無人機(jī)參數(shù)化模型中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)取，關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括氫氣存儲(chǔ)和材料；燃料電池的參數(shù)是收集燃料電池的功率輸出、效率、能量密度和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；電動(dòng)機(jī)的參數(shù)是收集電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、效率和扭矩曲線；電池的參數(shù)是收集電池的充電和放[0025]關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)確認(rèn)調(diào)取完成后確定組件之間的相互作用關(guān)系；[0026]相互作用關(guān)系確認(rèn)完成后建立教學(xué)模型；[0027]教學(xué)模型為對(duì)每個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)組件進(jìn)行數(shù)據(jù)模型建立，包括組件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的行為模型；[0028]將各個(gè)組件模型整合為一個(gè)完整的動(dòng)力系統(tǒng)模型，并定義組件之間的能量流和信[0029]最后利用教學(xué)模型開發(fā)工具構(gòu)建動(dòng)力系統(tǒng)模型的無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)教學(xué)模型，并設(shè)計(jì)用戶界面。[0030]優(yōu)選的，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行分布式動(dòng)力布局，并對(duì)約束條件進(jìn)行定義，包8[0031]設(shè)計(jì)目標(biāo)包括最大飛行時(shí)間、負(fù)載能力、能量效率以及飛行穩(wěn)定性；[0032]約束條件包括重量中心位置、重心位置、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、散熱要求和動(dòng)力系統(tǒng)的空間占[0033]最后完成設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件的定義。[0034]優(yōu)選的，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行分布式動(dòng)力布局，并對(duì)約束條件進(jìn)行定義，還包括：[0035]其中，對(duì)參數(shù)化模型中動(dòng)力組件的關(guān)鍵參數(shù)和性能特性進(jìn)行分析，動(dòng)力組件包括氫氣存儲(chǔ)罐、燃料電池、電動(dòng)機(jī)和電池，分析完成后確認(rèn)動(dòng)力組件之間的相互作用關(guān)系；[0036]從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取歷史分布式動(dòng)力布局方案，將歷史分布式動(dòng)力布局方案與關(guān)鍵參數(shù)和性能特性的分析結(jié)果以及動(dòng)力組件之間的相互作用關(guān)系，進(jìn)行結(jié)合，結(jié)合完成后得到動(dòng)力組件的初步位置；[0037]利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的初步位置進(jìn)行布局優(yōu)化，在優(yōu)化過程中，對(duì)布局方案中動(dòng)力組件的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，包括改變動(dòng)力組件的安裝位置、角度，調(diào)整各組件之間的連接方式；[0038]調(diào)整完成后得到參數(shù)化模型的分布式動(dòng)力布局方案。[0039]優(yōu)選的，利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的初步位置進(jìn)行布局優(yōu)化，包括：[0040]基于氫能無人機(jī)的無人機(jī)整體特性和動(dòng)力組件特性，確定動(dòng)力組件之間布局的約束條件；[0041]基于氫能無人機(jī)的當(dāng)前飛行任務(wù)，確定對(duì)飛行空氣阻力、飛行平衡重心和飛行續(xù)航時(shí)間的指標(biāo)需求，基于所述指標(biāo)需求，確定對(duì)飛行空氣阻力、飛行平衡重心和飛行續(xù)航時(shí)間的加權(quán)權(quán)重；[0042]基于飛行空氣阻力、飛行平衡重心、飛行續(xù)航時(shí)間，以及加權(quán)權(quán)重，確定目標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)；[0043]基于所述目標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)和約束條件，基于粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的安裝位置進(jìn)行求解，得到最優(yōu)安裝位置；[0044]確定在所述最優(yōu)安全位置下的可行安裝角度和動(dòng)力組件的可行連接方式；[0045]基于最優(yōu)安裝位置，以氫能能耗和電池能耗為預(yù)測指標(biāo)，建立氫能無人機(jī)的數(shù)學(xué)模型；[0046]基于所述數(shù)學(xué)模型，確定在當(dāng)前飛行任務(wù)中可行安裝角度和動(dòng)力組件的可行連接方式下的預(yù)測氫能能耗和預(yù)測電池能耗，選取預(yù)測氫能能耗和預(yù)測電池能耗的綜合能耗最小的可行安裝角度和動(dòng)力組件的可行連接方式作為目標(biāo)安裝角度和目標(biāo)連接方式。[0047]優(yōu)選的，根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行全局管理，包括：[0048]先將分布式動(dòng)力布局方案中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，包括布局方案數(shù)據(jù)、參數(shù)化模型數(shù)據(jù)和外部環(huán)境數(shù)據(jù)；[0049]根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行能源管理，能源管理為根據(jù)無人機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，結(jié)合飛行任務(wù)剖面，分析不同階段所需的功率，再基于動(dòng)力組件的性能特性，制定能源分配策略；同時(shí)，建立能源監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取各動(dòng)力組件的能量狀態(tài)和功率輸出情況，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)整能源分配策略；9[0050]根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行氣動(dòng)布局優(yōu)化，氣動(dòng)布局優(yōu)化為利用計(jì)算流體力學(xué)工具，對(duì)分布式動(dòng)力布局下的無人機(jī)氣動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同動(dòng)力組件位置對(duì)氣流的影響，評(píng)估升力、阻力和俯仰力矩，對(duì)氣動(dòng)性能進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)動(dòng)力組件的位置和安裝角度參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。[0051]優(yōu)選的，根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行全局管理，還包括：[0052]根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析為根據(jù)動(dòng)力組件的工作狀態(tài)，計(jì)算其對(duì)無人機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)力載荷，結(jié)合氣動(dòng)性能評(píng)估結(jié)果，確定無人機(jī)在不同飛行條件下所承受的氣動(dòng)載荷，利用有限元分析軟件，建立無人機(jī)的結(jié)構(gòu)有限元模型，將動(dòng)力載荷和氣動(dòng)載荷施加到模型上，分析無人機(jī)結(jié)構(gòu)在各種載荷作用下的應(yīng)力、應(yīng)變分布情況，最后根據(jù)強(qiáng)度分析結(jié)果，選擇合適的材料，并對(duì)結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行調(diào)整；[0053]根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行熱管理優(yōu)化，熱管理優(yōu)化為確定動(dòng)力組件在工作過程中的發(fā)熱情況，分析熱源的分布和熱流傳遞路徑，利用熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的物理原理，建立熱管理模型，模擬無人機(jī)在不同飛行條件下的溫度場分布，根據(jù)溫度場模擬結(jié)果，對(duì)散熱方式進(jìn)行確認(rèn)，散熱方式包括風(fēng)冷、液冷或熱管散熱，安裝溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測動(dòng)力組件和關(guān)鍵部位的溫度，根據(jù)溫度監(jiān)測結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)散熱系統(tǒng)的工作參數(shù)；[0054]最終得到全局管理完成的分布式動(dòng)力布局方案。[0055]優(yōu)選的，根據(jù)全局管理結(jié)果進(jìn)行全局協(xié)同優(yōu)化，協(xié)同優(yōu)化完成后進(jìn)行測試和驗(yàn)證，包括：[0056]將無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型集成到協(xié)同優(yōu)化平臺(tái)中，并確定優(yōu)化目標(biāo)和約束條件；[0057]將全局管理后得到的分布式動(dòng)力布局方案中的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，并將每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析；[0058]仿真分析包括能源管理仿真、氣動(dòng)布局仿真、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真和熱管理仿真；[0059]將仿真分析結(jié)果與無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型中的優(yōu)化目標(biāo)和約束條件進(jìn)行比較評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果判斷仿真分析結(jié)果是否滿足優(yōu)化目標(biāo)和約束條件；[0060]根據(jù)評(píng)估結(jié)果利用遺傳算法進(jìn)行設(shè)計(jì)變量的調(diào)整，其中，遺傳算法自動(dòng)迭代；[0061]設(shè)計(jì)變量調(diào)整完成后進(jìn)行無人機(jī)模擬飛行測試，實(shí)時(shí)收集模擬飛行測試數(shù)據(jù)；[0062]將實(shí)時(shí)收集的模擬分析測試數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果再次進(jìn)行方案優(yōu)化。[0063]優(yōu)選的，基于所述目標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)和約束條件，基于粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的安裝位置進(jìn)行求解，得到最優(yōu)安裝位置，包括：[0064]基于當(dāng)前飛行任務(wù)，結(jié)合目標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)和約束條件，確定粒子群優(yōu)化算法的迭代系數(shù)；[0065]從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)表中，獲取迭代系數(shù)對(duì)應(yīng)的最大迭代次數(shù)；[0066]基于最大迭代次數(shù)、初始慣性權(quán)重和結(jié)束慣性權(quán)重，確定對(duì)慣性權(quán)重的動(dòng)態(tài)衰減權(quán)重確定值；[0067]基于所述最大迭代次數(shù)和動(dòng)態(tài)衰減權(quán)重確定值，設(shè)計(jì)粒子群優(yōu)化算法，并基于粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的安裝位置進(jìn)行求解，得到最優(yōu)安裝位置。[0068]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：[0069]1.本發(fā)明提供的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，通過確認(rèn)組件之間的相互作用關(guān)系，并據(jù)此建立教學(xué)模型，學(xué)生能夠清晰地看到動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)部各組件如何協(xié)同工作，以及能量流和信號(hào)交互的過程。[0070]2.本發(fā)明提供的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，通過調(diào)取歷史分布式動(dòng)力布局方案并結(jié)合當(dāng)前分析結(jié)果，可以借鑒以往的成功經(jīng)驗(yàn)，避免重復(fù)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)效率和成功率，利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的初步位置進(jìn)行布局優(yōu)化，這種智能算法能夠高效地搜索最優(yōu)解，提高布局方案的整體性能。[0071]3.本發(fā)明提供的一種氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化方法，優(yōu)化組件位置與安裝保了無人機(jī)在多個(gè)關(guān)鍵性能上的全面評(píng)估和優(yōu)化。附圖說明[0072]圖1為本發(fā)明的氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化步驟示意圖；[0073]圖2為本發(fā)明的氫能無人機(jī)分布式動(dòng)力布局優(yōu)化流程示意圖。具體實(shí)施方式[0074]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他[0075]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，沒有對(duì)無人機(jī)的實(shí)際實(shí)體模型以及無人機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)模型進(jìn)行有效的建立，從而導(dǎo)致無法進(jìn)一步的了解詳細(xì)組件組成情況的問題，請參閱圖1和圖2,本實(shí)施例提供以下技術(shù)方案：[0077]根據(jù)無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化模型建立，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型建立，根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行分布式動(dòng)力布局，并對(duì)約束條件進(jìn)行定義；[0078]根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行全局管理，全局管理包括能源管理、氣動(dòng)布局優(yōu)化、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析和熱管理優(yōu)化，根據(jù)全局管理結(jié)果進(jìn)行全局協(xié)同優(yōu)化，協(xié)同優(yōu)化完成后進(jìn)行測試和驗(yàn)證。[0079]具體的，通過參數(shù)化模型建立，能夠綜合考慮無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)等因素，從而進(jìn)行全局性的布局優(yōu)化。這種全局性的考慮有助于提升無人機(jī)的整體性能，包括氣動(dòng)效率、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、熱管理等多個(gè)方面，全局管理部分特別強(qiáng)調(diào)了能源管理，這意味著無人機(jī)能夠更有效地利用氫能動(dòng)力系統(tǒng)提供的能量。通過智能算法和動(dòng)態(tài)規(guī)劃等技術(shù)，無人機(jī)可以根據(jù)飛行任務(wù)和環(huán)境條件，實(shí)時(shí)調(diào)整能源分配，從而實(shí)現(xiàn)能源的最大化利用，氣動(dòng)布局優(yōu)化是提升無人機(jī)飛行性能的關(guān)鍵。通過優(yōu)化無人機(jī)的氣動(dòng)布局，可以降低飛行阻力，提高飛行效率。同時(shí)，結(jié)合分布式推進(jìn)系統(tǒng)的布局，還可以進(jìn)一步抑制顫振和陣風(fēng)響應(yīng)，提升無人機(jī)的飛行穩(wěn)定性，考慮了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，確保無人機(jī)在飛行過程中能夠承受各種力學(xué)載11荷，保證飛行安全。這對(duì)于提高無人機(jī)的可靠性和使用壽命具有重要意義。[0080]根據(jù)無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化模型建立，包括：[0081]先將無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化模型建立；[0082]其中，先收集無人機(jī)的幾何尺寸、形狀特征及其各部件的相對(duì)位置，包括機(jī)身、翼型和尾部，將收集的無人機(jī)的幾何尺寸、形狀特征及其各部件的相對(duì)位置數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)輔助工具進(jìn)行無人機(jī)三維模型生成；[0083]將生成的無人機(jī)三維模型進(jìn)行參數(shù)化處理，參數(shù)化處理為通過控制關(guān)鍵尺寸及形[0084]將參數(shù)化處理完成的無人機(jī)三維模型中連續(xù)的幾何特征離散化為適合數(shù)值計(jì)算的網(wǎng)格模型，最終得到無人機(jī)幾何模型；[0085]再將無人機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化模型建立；[0086]其中，先收集無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，包括電池、氫氣存儲(chǔ)罐、燃料電池和電機(jī)的技術(shù)參數(shù)、功率特性和能量密度，并確定每個(gè)動(dòng)力組件之間的相互作用關(guān)系，動(dòng)力組件[0087]根據(jù)收集的無人機(jī)的幾何尺寸、形狀特征及其各部件的相對(duì)位置數(shù)據(jù)，建立氫能動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，氫能動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型包括能量轉(zhuǎn)換和功率輸出，利用狀態(tài)方程和能量守恒原理對(duì)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)模型建立，最終得到無人機(jī)動(dòng)力模[0088]將無人機(jī)幾何模型和無人機(jī)動(dòng)力模型進(jìn)行耦合，耦合完成后得到無人機(jī)參數(shù)化模[0089]具體的，通過參數(shù)化處理，可以方便地通過控制關(guān)鍵尺寸及形狀進(jìn)行幾何特征的定義，從而快速生成無人機(jī)的三維模型。這種方式相較于傳統(tǒng)的手工建模，大大提高了建模效率，動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)化模型建立也依賴于對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的收集和整理，使得建模過程更加系統(tǒng)化和高效化，參數(shù)化模型允許對(duì)無人機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和需求。例如，可以通過調(diào)整無人機(jī)的翼型、機(jī)身尺寸等參數(shù)來優(yōu)化其飛行性能。動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)化模型也允許對(duì)電池、電機(jī)等組件的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)更好的能量轉(zhuǎn)換和功率輸出，參數(shù)化建模可以減少對(duì)實(shí)體無人機(jī)的依賴，通過虛擬仿真和測試來驗(yàn)證和改進(jìn)設(shè)計(jì)，從而降低了研發(fā)和生產(chǎn)成本。同時(shí)，參數(shù)化模型也便于進(jìn)行多方案比較和優(yōu)化，有助于選擇出性價(jià)比最高的設(shè)計(jì)方案，將參數(shù)化處理完成的無人機(jī)三維模型中連續(xù)的幾何特征離散化為適合數(shù)值計(jì)算的網(wǎng)格模型，使得后續(xù)的數(shù)值計(jì)算和仿真分析更加準(zhǔn)確和高效。動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立也依賴于狀態(tài)方程和能量守恒原理等數(shù)學(xué)工具，使得對(duì)無人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的仿真分析更加精確和可靠。[0090]根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的教學(xué)模型建立，包括：[0091]將無人機(jī)參數(shù)化模型中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)取，關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括氫氣存儲(chǔ)和材料；燃料電池的參數(shù)是收集燃料電池的功率輸出、效率、能量密度和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；電動(dòng)機(jī)的參數(shù)是收集電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、效率和扭矩曲線；電池的參數(shù)是收集電池的充電和放[0092]關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)確認(rèn)調(diào)取完成后確定組件之間的相互作用關(guān)系；[0093]相互作用關(guān)系確認(rèn)完成后建立教學(xué)模型；[0094]教學(xué)模型為對(duì)每個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)組件進(jìn)行數(shù)據(jù)模型建立，包括組件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的行為模型；[0095]將各個(gè)組件模型整合為一個(gè)完整的動(dòng)力系統(tǒng)模型，并定義組件之間的能量流和信號(hào)交互；[0096]最后利用教學(xué)模型開發(fā)工具構(gòu)建動(dòng)力系統(tǒng)模型的無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)教學(xué)模型，并設(shè)計(jì)用戶界面。[0097]具體的，通過參數(shù)化模型將無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵組件(氫氣存儲(chǔ)罐、燃料電池、電動(dòng)機(jī)、電池)進(jìn)行詳盡的數(shù)據(jù)調(diào)取和模型建立，使得學(xué)生能人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理，列出了每個(gè)組件的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，如氫氣存儲(chǔ)罐的容量、壓力等，這有助于學(xué)生深入了解每個(gè)組件的性能特性和相互之間的匹配關(guān)系，通過確認(rèn)組件之間的相互作用關(guān)系，并據(jù)此建立教學(xué)模型，學(xué)生能夠清晰地看到動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)部各組件如何協(xié)同工作，以及能量流和信號(hào)交互的過程，教學(xué)模型對(duì)每個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)組件進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)行為模型的建立，這有助于學(xué)生理解組件在不同工況下的表現(xiàn)，以及系統(tǒng)整體的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，將各個(gè)組件模型整合為一個(gè)完整的動(dòng)力系統(tǒng)模型，使得學(xué)生能夠直觀地看到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和性能表現(xiàn)，從而加深對(duì)無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的理解，利用教學(xué)模型開發(fā)工具構(gòu)建動(dòng)力系統(tǒng)模型，不僅提高了模型的準(zhǔn)確性和可靠性，還使得教學(xué)更加直觀、生動(dòng)。這有助于學(xué)生更好地理解和掌握相關(guān)知識(shí)，通過建立無人機(jī)氫能動(dòng)力系統(tǒng)教學(xué)模型，有助于推動(dòng)氫能技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展和普及，培養(yǎng)更多具備氫能技術(shù)知識(shí)和技能的人才，為氫能技術(shù)的廣泛應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。[0098]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，沒有根據(jù)無人機(jī)的實(shí)際模型進(jìn)行針對(duì)性的性能分析，從而導(dǎo)致無法進(jìn)行準(zhǔn)確的動(dòng)力布局的問題，請參閱圖1和圖2,本實(shí)施例提供以下技術(shù)方案：[0099]根據(jù)建立的參數(shù)化模型進(jìn)行分布式動(dòng)力布局，并對(duì)約束條件進(jìn)行定義，包括：[0100]進(jìn)行分布式動(dòng)力布局之前，先確定無人機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)目標(biāo)包括最大飛行時(shí)[0101]設(shè)計(jì)目標(biāo)確定完成后確定布局設(shè)計(jì)的約束條件，約束條件包括重量中心位置、重[0102]最后完成設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件的定義。[0103]設(shè)計(jì)目標(biāo)和約束條件定義完成后，對(duì)無人機(jī)的參數(shù)化模型進(jìn)行分析；[0104]其中，對(duì)參數(shù)化模型中動(dòng)力組件的關(guān)鍵參數(shù)和性能特性進(jìn)行分析，動(dòng)力組件包括氫氣存儲(chǔ)罐、燃料電池、電動(dòng)機(jī)和電池，分析完成后確認(rèn)動(dòng)力組件之間的相互作用關(guān)系；[0105]從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取歷史分布式動(dòng)力布局方案，將歷史分布式動(dòng)力布局方案與關(guān)鍵參數(shù)和性能特性的分析結(jié)果以及動(dòng)力組件之間的相互作用關(guān)系，進(jìn)行結(jié)合，結(jié)合完成后得到動(dòng)力組件的初步位置；[0106]利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的初步位置進(jìn)行布局優(yōu)化，在優(yōu)化過程中，對(duì)布局方案中動(dòng)力組件的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，包括改變動(dòng)力組件的安裝位置、角度，調(diào)整各組件之間的連接方式；[0107]調(diào)整完成后得到參數(shù)化模型的分布式動(dòng)力布局方案。[0108]在一個(gè)實(shí)施例中，利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的初步位置進(jìn)行布局優(yōu)化，包束條件；指標(biāo)；模型；方式下的預(yù)測氫能能耗和預(yù)測電池能耗，選取預(yù)測氫能能耗和小的可行安裝角度和動(dòng)力組件的可行連接方式作為目標(biāo)安裝角度和目標(biāo)連接方式。權(quán)重。[0121]基于當(dāng)前飛行任務(wù)，結(jié)系數(shù)；2.72,δx表示約束條件的最優(yōu)位置的最大橫向移值為0到1。[0124]從預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)表中，獲取迭代系數(shù)對(duì)應(yīng)的最大迭代次數(shù)；[0125]基于最大迭代次數(shù)、初始慣性權(quán)重和結(jié)束慣性權(quán)重，確定對(duì)慣性權(quán)重的動(dòng)態(tài)衰減權(quán)重確定值；[0127]其中，T表示動(dòng)態(tài)衰減權(quán)重確定值，△xy為參考移動(dòng)范圍值，Ts表示初始慣性權(quán)[0128]基于所述最大迭代次數(shù)和動(dòng)態(tài)衰減權(quán)重確定值，設(shè)計(jì)粒子群優(yōu)化算法，并基于粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的安裝位置進(jìn)行求解，得到最優(yōu)安裝位置。[0129]在該實(shí)施例中，初始慣性權(quán)重通常為0.9,結(jié)束慣性權(quán)重通常為0.4。[0132]在該實(shí)施例中，目標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)的綜合關(guān)聯(lián)度越小，表示粒子群越復(fù)雜，對(duì)應(yīng)的迭代系數(shù)越大[0133]上述設(shè)計(jì)方案的有益效果是：通過基于當(dāng)前飛行任務(wù)，結(jié)合目標(biāo)優(yōu)化指標(biāo)和約束條件來設(shè)計(jì)粒子群優(yōu)化算法的具體參數(shù)，保證基于粒子群優(yōu)化算法得到的最優(yōu)安裝位置的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，為動(dòng)力布局優(yōu)化提供基礎(chǔ)。[0134]具體的，首先明確了無人機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，包括最大飛行時(shí)間、負(fù)載能力、能量效率以及飛行穩(wěn)定性，這為后續(xù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了明確的方向和基準(zhǔn)，通過定義重量中心位置、重心位置、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、散熱要求和動(dòng)力系統(tǒng)的空間占用等約束條件，確保了布局設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和安全性，對(duì)參數(shù)化模型中動(dòng)力組件的關(guān)鍵參數(shù)和性能特性進(jìn)行深入分析，有助于理解各組件的性能特點(diǎn)和相互作用關(guān)系，為布局設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)，通過調(diào)取歷史分布式動(dòng)力布局方案并結(jié)合當(dāng)前分析結(jié)果，可以借鑒以往的成功經(jīng)驗(yàn)，避免重復(fù)錯(cuò)誤，提高設(shè)計(jì)效率和成功率，利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)動(dòng)力組件的初步位置進(jìn)行布局優(yōu)化，這種智能算法能夠高效地搜索最優(yōu)解，提高布局方案的整體性能，在優(yōu)化過程中，允許對(duì)布局方案中動(dòng)力組件的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，包括改變動(dòng)力組件的安裝位置、角度以及調(diào)整組件間的連接方式，這增加了布局的靈活性和適應(yīng)性，參數(shù)化模型和優(yōu)化算法的應(yīng)用使得布局設(shè)計(jì)更加標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，這有助于簡化無人機(jī)的生產(chǎn)、組裝和維護(hù)過程。[0135]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，沒有對(duì)布局完成的方案進(jìn)行更縝密的管理分析，從而導(dǎo)致動(dòng)力布局方案的完整性不佳的問題，請參閱圖1和圖2,本實(shí)施例提供以下技術(shù)方案：[0137]先將分布式動(dòng)力布局方案中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，包括布局方案數(shù)據(jù)、參數(shù)化模型數(shù)據(jù)和外部環(huán)境數(shù)據(jù)；[0138]根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行能源管理，能源管理為根據(jù)無人機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，結(jié)合飛行任務(wù)剖面，分析不同階段所需的功率，再基于動(dòng)力組件的性能特性，制定能源分配策略；同時(shí)，建立能源監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取各動(dòng)力組件的能量狀態(tài)和功率輸出情況，根據(jù)監(jiān)測[0139]根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行氣動(dòng)布局優(yōu)化，氣動(dòng)布局優(yōu)化為利用計(jì)算流體力學(xué)工具，對(duì)分布式動(dòng)力布局下的無人機(jī)氣動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值模擬，分析不同動(dòng)力組件位置對(duì)氣流的影響，評(píng)估升力、阻力和俯仰力矩，對(duì)氣動(dòng)性能進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)動(dòng)力組件的位置和安裝角度參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。[0140]根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析為根據(jù)動(dòng)力組件的工作狀態(tài)，計(jì)算其對(duì)無人機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)力載荷，結(jié)合氣動(dòng)性能評(píng)估結(jié)果，確定無人機(jī)在不同飛行條件下所承受的氣動(dòng)載荷，利用有限元分析軟件，建立無人機(jī)的結(jié)構(gòu)有限元模型，將動(dòng)力載荷和氣動(dòng)載荷施加到模型上，分析無人機(jī)結(jié)構(gòu)在各種載荷作用下的應(yīng)力、應(yīng)變分布情[0141]根據(jù)分布式動(dòng)力布局方案進(jìn)行熱管理優(yōu)化，熱管理優(yōu)化為確定動(dòng)力組件在工作過程中的發(fā)熱情況，分析熱源的分布和熱流傳遞路徑，利用熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的物理原理，建立熱管理模型，模擬無人機(jī)在不同飛行條件下的溫度場分布，根據(jù)溫度場模擬結(jié)果，對(duì)散熱方式進(jìn)行確認(rèn)，散熱方式包括風(fēng)冷、液冷或熱管散熱，安裝溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測動(dòng)力組件和關(guān)鍵部位的溫度，根據(jù)溫度監(jiān)測結(jié)果，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)散熱系統(tǒng)的工作參數(shù)；[0142]最終得到全局管理完成的分布式動(dòng)力布局方案。[0143]具體的，通過整合能源管理、氣動(dòng)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和熱管理等模塊，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力布局與氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、熱特性的全系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化，避免單一學(xué)科優(yōu)化的局限性，關(guān)鍵數(shù)據(jù)(布局方案、參數(shù)化模型、環(huán)境數(shù)據(jù))的統(tǒng)一確認(rèn)與迭代更新，確保各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)依據(jù)一致，減少設(shè)計(jì)沖突，根據(jù)飛行任務(wù)剖面(如爬升、巡航、降落)實(shí)時(shí)匹配功率需求，結(jié)合動(dòng)力組件性能(如電機(jī)效率、電池放電特性),優(yōu)化能源分配策略，延長無人機(jī)續(xù)航時(shí)間，實(shí)時(shí)監(jiān)測各動(dòng)力組件(如電機(jī)、電池)的能量狀態(tài)(剩余電量、功率輸出),動(dòng)態(tài)調(diào)整負(fù)載，避免能源浪費(fèi)或過載，通過CFD模擬分析分布式動(dòng)力組件(如多旋翼、涵道風(fēng)扇)對(duì)氣流的干擾(如機(jī)翼渦流、發(fā)動(dòng)機(jī)噴流影響),優(yōu)化組件位置與安裝角度，降低阻力