赵维娜，孙诚骁，周平方，段登平

(上海交通大学航空航天学院，上海200240)

高空长航时太阳能无人机在某种意义上可以替代卫星执行侦查、通信中继、环境及灾害监测等任务，并且由于其不受轨道限制，飞行高度相对卫星较低，因此相比卫星更加灵活，能够提供更高的分辨率［1］。太阳能无人机以太阳能和储能电池组成的可循环系统作为能源系统，从而可实现长时间飞行。太阳能无人机的这些优势使其逐渐成为未来无人机研究的重要方向之一。

目前太阳能电池效率和储能电池能量密度虽然得到一定程度的提高，但是对于太阳能无人机实现数月乃至数年长时间飞行的目标，其能源问题仍然非常严重。高空长航时太阳能无人机因其大尺度的结构特点，需要使用模块化能源管理系统。因此在能源约束下，讨论太阳能无人机的控制问题具有重大意义。

太阳能无人机的能源采集、管理、利用情况一直以来受到国内科研人员的关注，已有不少文献研究了太阳能飞机的能源问题。陈怀民［2］在讨论了由于无人机能源系统转换与存储能力弱，提供功率较小的基础上设计了无人机的控制律，但其主要讨论了无人机爬升时，根据剩余能量决定无人机稳态爬升角的大小。昌敏［3］在研究了对太阳能无人机可持续高度有影响的部分参数，并分析其约束程度，得出无人机的可持续高度上限受光伏组件效率、二次电池比能量以及飞行季节等与能源相关因素的约束。……