基于爬山算法的无线电能传输智能无人机电池充电系统开发

摘要： 本研究开发了一套先进的无人机电池充电系统。该系统由配备多个发射器的无人机充电站和接收器组成，用于为无人机电池充电。系统采用基于谐振感应耦合的无线电能传输技术。鉴于感应耦合在无线电能传输中的局限性，必须确保发射器与接收器之间保持强耦合才能实现高效传输；然而无人机通常难以精准降落在充电站或充电设备上以获得最佳耦合效果。传统方法通常使用超声波传感器、红外传感器等物理传感器来实现发射器与接收器的对准耦合，但本系统创新性地提出了一种基于爬山算法的控制方法，在无需任何物理传感器的情况下调控发射器与接收器之间的耦合。通过MATLAB验证了该算法的可行性，并搭建了实际测试平台进行多场景实验。该系统完全自动化，在不同测试场景下对弱降落效应的修正准确率达到98.8%，同时实现了85%的无线电能传输效率。测试结果表明，该无人机电池充电系统能有效缓解无人机降落偏差导致的耦合效应，使无人机可自由降落在充电站而无需担忧传输损耗。