动力系统建模和性能评估

2019-01-28 本文已影响0人徐凯_xp

很多事情从你决定开始的一瞬间起
最困难的时刻已经过去了
----题记

如何估算一架多旋翼飞行器的各项性能指标？

总体描述

动力系统建模分为四部分：螺旋桨建模、电机建模、电调建模、电池建模。模型所有输入，如表中所示。为了简化本节课讲解，螺旋桨参数可以归为为拉力系数和转矩系数。

求解悬停时间的总体思路

• 螺旋桨模型：
拉力和转矩
• 电机模型
• 电调模型
• 电池模型

螺旋桨模型

即拉力和转矩模型
（1）拉力模型
拉力（N） $T=C_T\rho{({\frac{N}{60}})}^2D_p^4$
其中 $C_T$ 为螺旋桨拉力系数
$\rho$ 为空气密度，受海拔和温度的影响
$\rho=\frac{273p_a}{101325(273+T_t) }{\rho}_0$ 其中 $T_t$ 表示温度
$pa=101325{(1-0.0065\frac{h}{273+T_t})}^{5.2561}$ ,其中h表示海拔
${\rho}_0 = 1.293kg/m^3$
（2）拉力逆模型
输入是拉力，输出是转速
$N = 60 \sqrt{\frac{T}{D_p^4C_T\rho}}, T = \frac{G}{n_r}$ ,其中表示单个螺旋桨拉力，G表示飞机重量，n_r螺旋桨个数
$N = 60 \sqrt{\frac{G}{n_rD_p^4C_T\rho}}$ N表示转速
（3）转矩模型
$M=C_M\rho{({\frac{N}{60}})}^2D_p^5$ $C_M$ 螺旋桨转矩系数
$N = 60 \sqrt{\frac{G}{n_rD_p^4C_T\rho}}$
得到： $M= C_M\frac{G}{n_rC_T}D_p$