基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统

本申请的实施例涉及能源系统，特别涉及一种基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统。

背景技术：

1、在现阶段，动力电池是uuv（unmanned underwater vehicle，无人水下航行器）的主要的能源供应方式，采用动力电池作为能源驱动的uuv具有灵活自如、能够完成多种多项任务的优点，其中，锂离子电池凭借其优越特性得到了最广泛的应用。

2、然而，传统的uuv的能源系统较为单一，通常以电池舱内的常规锂电池组为主，常规锂电池通常采用固定的硬质材料，例如使用金属氧化物作为正极，使用石墨或硅作为负极，并通过液态电解质传递锂离子，受空间限制较大，有效电量难以进一步提升。

3、为了应对这一问题，一种新型的仿蝠鲼潜水器应运而生，有别于传统潜水器的规则包络空间，仿蝠鲼潜水器采用翼身融合外形与扑动胸鳍结构，腔体内的可用规则装载空间显著降低，因此，传统的集中式电池组无法满足仿蝠鲼潜水器的用电需求。

技术实现思路

1、本申请的实施例的主要目的在于提出一种基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，旨在克服传统电池组在容量和电量上的限制，结合实际工况设置不同的能源管理策略，从而提高多种能源协同工作时的工作利用率，满足仿蝠鲼潜水器的用电需求。

2、为实现上述目的，本申请的实施例提供了一种基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，所述多源能源系统包括：太阳能光伏电池板、海流能摩擦发电装置、dc/dc转换模块、mppt（maximum power point tracking，最大功率点跟踪）控制器、模糊逻辑控制模块和柔性锂电池组，太阳能光伏电池板和海流能摩擦发电装置为多源能源系统的俘能装置；太阳能光伏电池板设置于仿蝠鲼潜水器的背部，海流能摩擦发电装置设置于仿蝠鲼潜水器的腹部，柔性锂电池组设置于仿蝠鲼潜水器的胸鳍的内部；太阳能光伏电池板和海流能摩擦发电装置的电能输出与dc/dc转换模块连接，dc/dc转换模块的正负电能输出通过mppt控制器与模糊逻辑控制模块连接，模糊逻辑控制模块还分别与柔性锂电池组和输出电网连接；ac/dc转换模块用于将俘能装置输出的电能转换为直流电压，mppt控制器用于进行稳压、进行过压保护和实现最大功率点跟踪；模糊逻辑控制模块用于基于仿蝠鲼潜水器的当前的功耗和柔性锂电池组的当前的soc（state of charge，荷电状态）值进行模糊逻辑控制，输出基于能源利用率最大化的控制信号，调整俘能装置的工作状态。

3、本申请的实施例提出的基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，设置有太阳能光伏电池板和海流能摩擦发电装置两种俘能装置，有效且保形地搭载在仿蝠鲼潜水器背部与腹部，能够充分利用太阳能和海流能，实现了多源能量的捕获，有效提高了仿蝠鲼潜水器的能源获取效率。在满足负载需求的基础上设计了抗弯折柔性锂电池组，并将其安装于仿蝠鲼潜水器的胸鳍的复杂异构空间内，这不仅提高了仿蝠鲼潜水器的空间利用率，还有效增加了能源载荷量，为仿蝠鲼潜水器提供了更为高效的储能装置。结合仿蝠鲼潜水器的实际工况设置了能够基于模糊逻辑控制进行能源管理的模糊逻辑控制模块，有效提高了能源利用率，实现了仿蝠鲼潜水器的长时间自持，确保仿蝠鲼潜水器各种工作模态下都能够高效、稳定地运行。

技术特征：

1.一种基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，其特征在于，所述多源能源系统包括：太阳能光伏电池板、海流能摩擦发电装置、dc/dc转换模块、mppt控制器、模糊逻辑控制模块和柔性锂电池组，太阳能光伏电池板和海流能摩擦发电装置为多源能源系统的俘能装置；

2.根据权利要求1所述的基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，其特征在于，所述基于仿蝠鲼潜水器的当前的功耗和柔性锂电池组的当前的soc值进行模糊逻辑控制，输出基于能源利用率最大化的控制信号，调整俘能装置的工作状态，包括：

3.根据权利要求2所述的基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，其特征在于，设置所述俘能装置的优先级规则为：

4.根据权利要求3所述的基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，其特征在于，将仿蝠鲼潜水器的功耗作为第一模糊输入变量，设计仿蝠鲼潜水器的功耗的模糊子集为；其中，表示小功耗，表示中功耗，表示高功耗，；

5.根据权利要求4所述的基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，其特征在于，所述隶属度函数为三角形隶属度函数，通过公式表示为：

6.根据权利要求5所述的基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，其特征在于，所述将仿蝠鲼潜水器的当前的功耗和柔性锂电池组的当前的soc值输入至模糊推理系统中，获得模糊推理系统基于能源利用率最大化的模糊输出，包括：

7.根据权利要求6所述的基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，其特征在于，所述对所述模糊输出进行解模糊处理，获得对俘能装置的控制策略，将所述控制策略转化为控制信号并发送给俘能装置，包括：

8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，其特征在于，所述太阳能光伏电池板为砷化镓太阳能光伏电池板，所述太阳能光伏电池板的尺寸和形状最大化所述仿蝠鲼潜水器的背部表面的利用率，能够在不同角度、不同光照条件下捕获太阳能。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，其特征在于，所述海流能摩擦发电装置采用高分子有机材料进行防水封装，所述仿蝠鲼潜水器的外表面设置有减阻材料，所述减阻材料为低摩擦涂层或微结构表面。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，其特征在于，在将柔性锂电池组设置于仿蝠鲼潜水器的胸鳍的内部时，先利用预设的三维建模软件对仿蝠鲼潜水器的胸鳍的内部结构进行建模，确定出可用于安装柔性锂电池组的空间尺寸和形状，根据仿蝠鲼潜水器的整体设计和性能要求，模拟柔性锂电池组在仿蝠鲼潜水器的胸鳍的内部的不同安装位置和分布方式，并结合仿蝠鲼潜水器的重心位置、浮力分布以及水流对仿蝠鲼潜水器稳定性的影响，确定最佳安装位置和分布方式，在最佳安装位置处设计相应的支架和夹具，以稳固安装柔性锂电池组。

技术总结本申请的实施例涉及能源系统技术领域，特别涉及一种基于模糊逻辑控制的面向仿蝠鲼潜水器的多源能源系统，包括：分别设置于仿蝠鲼潜水器的背部、腹部和胸鳍的内部的太阳能光伏电池板、海流能摩擦发电装置和柔性锂电池组、与太阳能光伏电池板和海流能摩擦发电装置连接的DC/DC转换模块、与DC/DC转换模块连接的MPPT控制器、与MPPT控制器、柔性锂电池组和输出电网连接的模糊逻辑控制模块；模糊逻辑控制模块用于基于仿蝠鲼潜水器的当前的功耗和柔性锂电池组的当前的SOC值进行模糊逻辑控制，以调整多源能源系统的工作状态，从而结合实际工况设置不同的能源管理策略，提高多源协同工作的工作利用率，满足仿蝠鲼潜水器的用电需求。技术研发人员：卢丞一,梁海瑞,裴毓,王雪飞,潘光,曹永辉,张劭玮,李玉涵受保护的技术使用者：西北工业大学宁波研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/29