本发明涉及无人机充放电控制，具体为智能多适配太阳能无人机能量自治控制系统。
背景技术：
1、随着太阳能无人机在长航时侦察、环境监测以及灾害救援等领域应用的不断扩展，对能量管理系统提出了更高要求。特别是在复杂天气下的持续供电、动态飞行中的能量优化以及系统可靠性的提升，成为行业关注的焦点，例如高原侦察需要稳定的太阳能采集以支持数小时飞行，城市巡检需要适应光照波动以维持传感器供电，森林救援需要高效存储以应对弱光环境。当前，太阳能无人机能量技术已广泛应用于光伏电池集成和基本能量转换电路。
2、然而，现有太阳能无人机能量管理系统在实现上述需求时面临以下关键技术难题：
3、能量采集适应性不足，传统系统多采用固定姿态太阳能电池板，无法根据光照变化实时调整角度，导致在多云或低光照条件下采集效率低下，平均利用率仅为60%-70%，难以满足长时自治飞行要求。
4、能量存储与分配机制单一，现有机型通常依赖单一电池单元和固定转换参数，无智能预测和切换功能，在飞行状态波动时易出现过充或欠供现象，系统稳定性下降，误报或中断率高达15%。
5、缺乏环境与状态融合决策，现有控制多为被动响应式，如简单阈值触发，无法整合多源数据进行前瞻性优化，导致整体能量损失率超过10%，限制了无人机在动态环境下的可靠性和续航能力。
6、所以需要智能多适配太阳能无人机能量自治控制系统来解决上述问题。
技术实现思路
1、解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了智能多适配太阳能无人机能量自治控制系统，解决了以上背景技术中的问题。
3、技术方案
4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：智能多适配太阳能无人机能量自治控制系统，包括太阳能采集模块、能量存储模块、能量转换模块、负载供电模块、环境感知模块、飞行状态监测模块、智能决策模块以及控制执行模块；
5、所述太阳能采集模块与能量转换模块电连接，用于采集太阳能并输出直流电能；
6、能量转换模块分别与能量存储模块、负载供电模块电连接，用于转换电能电压并分配电能；
7、所述环境感知模块与智能决策模块数据连接，用于采集环境数据并传输至智能决策模块；
8、所述飞行状态监测模块与智能决策模块数据连接，用于采集飞行状态数据并传输至智能决策模块；
9、所述智能决策模块与控制执行模块指令连接，用于基于接收的环境数据和飞行状态数据采用强化学习算法生成自适应控制策略并传输指令；
10、控制执行模块分别与太阳能采集模块、能量转换模块、能量存储模块、负载供电模块控制连接，用于执行自适应控制策略以调节各模块的工作状态，实现能量采集、转换、存储和供电的闭环自治控制。
11、优选的，所述太阳能采集模块包括太阳能电池阵列、姿态调节机构以及状态监测单元；
12、太阳能电池阵列与姿态调节机构机械连接，用于将太阳能转换为直流电能并通过电连接输出至能量转换模块；
13、姿态调节机构与控制执行模块控制连接，用于接收自适应控制策略中的调节指令调整太阳能电池阵列的姿态角度以优化光照接收效率；
14、状态监测单元与太阳能电池阵列传感器连接，用于实时监测电压、电流和温度数据，并通过数据连接传输至控制执行模块以支持姿态调节决策。
15、优选的，所述姿态调节机构包括转动云台、驱动电机以及角度传感器；
16、转动云台与太阳能电池阵列固定连接，用于承载并转动太阳能电池阵列；
17、驱动电机与转动云台传动连接，用于根据控制执行模块的指令提供转动力矩以调整姿态角度；
18、角度传感器与转动云台连接，用于检测当前姿态角度并通过反馈连接传输至控制执行模块，形成姿态调节的闭环控制。
19、优选的，所述能量存储模块包括主电池单元、备用电池单元、状态监测单元以及切换电路；
20、主电池单元与能量转换模块充电连接，用于存储电能；
21、备用电池单元与能量转换模块充电连接，用于存储电能；
22、状态监测单元分别与主电池单元、备用电池单元传感器连接，用于采集电压、电流和温度数据并通过数据连接传输至控制执行模块；
23、切换电路分别与主电池单元、备用电池单元以及负载供电模块电连接，用于在控制执行模块的指令下切换供电源，实现主电池单元与备用电池单元的无缝切换。
24、优选的，所述能量转换模块包括dc-dc转换器、转换控制器以及效率监测单元；
25、dc-dc转换器与太阳能采集模块输入连接，用于将输入直流电转换为目标电压并通过电连接输出至能量存储模块或负载供电模块；
26、转换控制器与控制执行模块控制连接，用于接收自适应控制策略中的调整指令修改转换参数；
27、效率监测单元与dc-dc转换器传感器连接，用于监测转换效率并通过数据连接反馈至控制执行模块，实现转换参数的动态优化。
28、优选的，所述智能决策模块包括数据融合单元、能量预测单元以及策略生成单元；
29、数据融合单元分别与环境感知模块、飞行状态监测模块数据连接，用于整合环境数据和飞行状态数据形成统一数据集并通过内部数据流传输至能量预测单元；
30、能量预测单元与数据融合单元内部数据流连接，用于采用长短期记忆网络算法分析统一数据集并预测能量需求和环境变化，通过内部数据流传输预测结果至策略生成单元；
31、策略生成单元与能量预测单元内部数据流连接，用于基于预测结果采用遗传算法生成自适应控制策略，并通过指令连接传输至控制执行模块。
32、优选的，所述控制执行模块包括采集控制单元、转换控制单元、存储控制单元以及供电控制单元；
33、采集控制单元与太阳能采集模块控制连接，用于执行自适应控制策略中的姿态调节指令；
34、转换控制单元与能量转换模块控制连接，用于执行自适应控制策略中的转换参数调整指令；
35、存储控制单元与能量存储模块控制连接，用于执行自适应控制策略中的存储切换指令；
36、供电控制单元与负载供电模块控制连接，用于执行自适应控制策略中的供电分配指令；
37、采集控制单元、转换控制单元、存储控制单元以及供电控制单元分别与智能决策模块内部总线连接，用于接收自适应控制策略指令并反馈执行状态，实现控制流和数据流的协调。
38、优选的，所述系统对应的控制方法包括以下步骤：
39、s1、环境感知模块采集环境数据并通过数据连接传输至智能决策模块的数据融合单元，飞行状态监测模块采集飞行状态数据并通过数据连接传输至数据融合单元；
40、s2、数据融合单元整合环境数据和飞行状态数据形成统一数据集并通过内部数据流传输至能量预测单元，能量预测单元采用长短期记忆网络算法分析统一数据集并预测能量需求和环境变化，通过内部数据流传输预测结果至策略生成单元，策略生成单元采用遗传算法基于预测结果生成自适应控制策略并通过指令连接传输至控制执行模块；
41、s3、控制执行模块的采集控制单元执行自适应控制策略以调节太阳能采集模块的姿态，转换控制单元执行自适应控制策略以调整能量转换模块的参数；
42、s4、控制执行模块的存储控制单元根据能量存储模块的状态监测单元反馈的数据执行自适应控制策略，分配电能至能量存储模块存储或直接至负载供电模块供电
43、s5、能量存储模块的状态监测单元采集数据并通过数据连接反馈至智能决策模块，实现自适应控制策略的动态调整和能量自治控制。
44、优选的，所述步骤s3中，采集控制单元基于自适应控制策略中的光照预测数据，通过控制连接驱动姿态调节机构的驱动电机转动转动云台，同时角度传感器通过反馈连接传输当前姿态角度数据至控制执行模块，形成闭环控制以最大化太阳能采集效率。
45、优选的，所述步骤s4中，存储控制单元接收状态监测单元通过数据连接传输的电压和温度数据，结合自适应控制策略中的能量需求预测信息，通过控制连接激活切换电路切换主电池单元或备用电池单元，同时供电控制单元通过控制连接调整负载供电模块的输出比例，实现能量分配优化。
46、有益效果
47、本发明提供了智能多适配太阳能无人机能量自治控制系统。具备以下有益效果：
48、1、本发明针对现有太阳能无人机能量管理系统中能量采集适应性不足的问题，提供了一种智能多适配太阳能无人机能量自治控制系统，通过太阳能采集模块中的姿态调节机构和状态监测单元，结合控制执行模块的调节指令，实现太阳能电池阵列姿态角度的实时动态调整，使系统能够根据光照变化自适应优化接收效率，从而在多云或低光照等复杂条件下显著提升能量采集的稳定性和连续性，满足长时自治飞行的需求。
49、2、本发明针对现有太阳能无人机能量管理系统中能量存储与分配机制单一的问题，通过能量存储模块中的主电池单元、备用电池单元、状态监测单元和切换电路，结合能量转换模块的转换控制器和效率监测单元，实现主备电池的无缝切换和转换参数的动态修改，使系统能够在飞行状态波动时避免过充或欠供现象，提升整体系统稳定性和供电可靠性，减少中断风险。
50、3、本发明针对现有太阳能无人机能量管理系统中缺乏环境与状态融合决策的问题，通过智能决策模块中的数据融合单元、能量预测单元和策略生成单元，采用强化学习算法、长短期记忆网络算法和遗传算法整合多源数据生成自适应控制策略，实现前瞻性优化和闭环自治控制，从而降低整体能量损失，提升无人机在动态环境下的可靠性和续航能力。