Elektrotehnìka ta Elektroenergetika (Jun 2024)
Методика передпроєктного вибору компонентів FPV квадрокоптерного типу за заданими значеннями тяги, швидкості та часу польоту
Abstract
Мета роботи. Розробити методику передпроєктного вибору компонентів БПЛА квадрокоптерного типу для створення дронів на основі заданих критеріїв. Методи дослідження. Математичний аналіз та моделювання. Отримані результати. У статті розроблено, реалізовано та оцінено модульну структуру, яка дозволяє операторам швидко зібрати без інструментів мультироторний безпілотний літальний апарат (МР-БПЛА) із індивідуальними характеристиками польоту для виконання вимоги місії. Розроблено поетапний процес вибору апаратних компонентів (датчиків, приводів, гвинта, двигунів, акумуляторів, електронних регуляторів швидкості) для модулів рамки для досягнення бажаних характеристик. Розроблено програмний засіб, який оптимізує процес вибору компонентів обладнання та розрахунок часу польоту. Перевірено алгоритм розрахунку часу польоту на основі даних безщіткового двигуна та гвинта, зібраних за допомогою тягового стенду/динамометра. Фреймворк складається з п’яти модулів (контролер, трансмісія, відео, зв’язок і корисне навантаження), що дозволяє користувачеві комбінувати модулі, щоб швидко зібрати МР-БПЛА, який найкраще відповідає вимогам бажаного застосування. Для перевірки дизайну фреймворку було реалізовано та протестовано прототип. Фреймворк був використаний для створення 3 модульних профілів МР-БПЛА, один для спостереження (тривалий час польоту), один для доставки (більший корисний вантаж), а третій профіль МР-БПЛА дозволяє форму перемикання, прив’язану до джерела живлення від батареї під час польоту. Наукова новизна. Запропонований у статті алгоритм базується на підході, що дозволяє адаптувати МР-БПЛА на більш високому рівні, ніж попередні системи. Інфраструктура дозволяє користувачеві налаштовувати характеристики польоту (час польоту, швидкість, максимальне корисне навантаження), а також датчики та канали зв’язку (відео та канал передачі даних) відповідно до вимог конкретної операції. Практична цінність. Щоб полегшити процес вибору апаратних компонентів для модулів каркасу, в роботі представлено алгоритм для оцінки часу польоту, який включено в процес побудови модульних профілів. Алгоритм перевірено, і середня точність 98,94% була досягнута для оцінки часу польоту зависання. Представлено дизайн програмного засобу. Цей інструмент дозволяє розробникам аналізувати дані про безщіткові двигуни та гвинти (отримані зі стенду тяги), оцінювати, як повна вага та вибір батареї впливають на МР-БПЛА (щодо часу польоту, співвідношення тяги до ваги та максимального корисного навантаження), а також оптимізує процес розробки МР-БПЛА.
Keywords
