燃料最优控制问题探究

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燃料最优控制问题探究 0 引言 随着社会科技的不断发展，人们的生活水平、生活质量有了质的飞跃。但是， 这些都对能源提出了更高的要求，科学技术的发展也离不开能源的支持。就目前 探明的能源情况来看，现有能源最多能够满足我国几十年的使用。为了国家的长 久发展，寻找新能源迫在眉睫，同时，节约能源也同样重要。因此，能源的利用 效率就非常重要，这就必须要考虑到能源的最优化实现，尤其是燃料的最优化实 现。 在实际工程中，常常需要考虑使控制过程中的能量消耗最小，从而达到节约 燃料、提高续航和安全的目标。例如，在航空航天领域中，航天器大多采用燃料 燃烧所产生的发动机推力或力矩来进行控制的，从节约燃料、节省成本和延长续 航时间角度考虑，实现燃料消耗最小非常重要。此外，燃料消耗是卫星相对轨道 转移任务中最为关注的问题，因为它直接决定了卫星的使用寿命。在其他诸如燃 料电池轿车动力系统、发动机燃料最优控制系统等问题中，燃料最优控制也是十 分重要的。 1 燃料最优控制问题描述 设燃料消耗率以非负量表示，则控制过程中的燃料消耗总量为 (1) 一般地说，燃料消耗率与控制向量（推力或力矩）有确定关系，即。 下面考虑关系式 (2) 它的物理意义是，当推力或力矩增加时，燃料消耗成比例地增加，其比例系 数为。发动机推力或力矩不能任意大而受限制，即 (3) 为了保证控制过程中燃料最省，控制的性能指标可以选为消耗燃料总量