小型多旋翼无人机旋翼动力系统的实验研究

发布时间：2020-07-05 02:20

【摘要】：小型多旋翼无人机因为其可垂直升降和良好的操控性被广泛应用于军事及民用领域。但现有的多旋翼无人机多多少少都会存在续航及负载能力等问题,而这正是多旋翼无人机亟需解决的关键性问题。现有的关于多旋翼无人机的研究大多数集中在算法及仿真建模环节,很少考虑从多旋翼动力系统的研究角度出发,搜寻提高多旋翼无人机的负载及续航里程有效途径和方法。本课题以多旋翼无人机动力系统为研究方向,结合现有的多旋翼无人机飞控技术,对多旋翼无人机动力系统进行理论和实验研究。首先建立无人机动力系统的动力学模型,分析和研究无人机各组成部件与其动力学性能之间的关系;然后在理论建模的基础上搭建用于无人机动力系统参数测试用的实验系统。基于Lab VIEW和Arduino设计上述实验系统的控制软件,并对不同工况下的无人机或其动力部件的性能参数进行测试和实验研究。实验结果显示,本课题所用多旋翼无人机系统其动力学参数如下:升力系数为0.05899,桨毂力系数为0.002469,PWM输出信号到转速输出的一阶系统的时间常数为60ms,其稳定增益系数为0.275。在上述理论和实验研究的基础上,设计了符合当前动力系统所能提供的负载能力及续航的四旋翼无人机,并进行了相关的户外飞行测试,测试结果显示,通过在四旋翼设计之初对旋翼动力系统参数进行测试,并根据动力系统参数来对负载能力进行评估,得到当前动力系统所能达到的最大负载,从而优化四旋翼的设计,从而在根本上提高多旋翼飞行器的续航能力。同时也很好了体现出本课题开发的动力系统测试平台的有效性,可以全面的对多旋翼无人机动力系统参数进行测定,其结构简单,成本低廉,并可以稳定精确的获得测量数据,适用于小型多旋翼飞行器的动力系统参数的测定,为多旋翼测试及控制工作者进行实验研究提供全新的实验平台。
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V279
【图文】：

无人机,特高压线路

无人机对特高压线路巡视图

无人机,旋翼,动力系统,作业图

图 1-2 植保无人机在进行植保作业图 1-3 多旋翼系统实物图示，多旋翼无人机系统主要由三大部分组成：课题重点从小型多旋翼无人机中的动力系统出究。多旋翼无人机的动力系统通常由 ESC)电动机，动力电池和螺旋桨组成[30]。由于多旋

【参考文献】