The Aerodynamically Driven Orientation Control of a Solar Panel on an Aircraft with Numerical Simulation

Drones, 2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/drones9070458
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

For unmanned aerial vehicles with long-duration autonomous missions, efficient energy management is critically important. One of the most promising solutions is solar power, the implementation of which requires the continuous orientation tracking of the Sun’s position. This study presents a three-axis active solar tracking system based on a gimbal mount, providing full kinematic control of the panel in space. A mathematical model of orientation is developed using the Earth-Centered Inertial, local geographic frame, and unmanned aerial vehicle body coordinate systems. An aerodynamic analysis is conducted, including a quantitative assessment of drag, lift, and torque on the panel. Based on the obtained characteristics, limiting conditions for the safe operation of the tracker are formulated. An adaptive control algorithm is introduced, minimizing a generalized objective function that accounts for angular deviation, aerodynamic loads, and current energy balance. Numerical simulations are described, demonstrating system stability under various scenarios: turbulence, maneuvers, power limitations, and sensor errors. The results confirm the effectiveness of the proposed approach under real-world operating conditions.