[发明专利]一种动载荷电动力无人机有效作业能耗评价方法

权利要求书

1.一种动载荷电动力无人机有效作业能耗评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、测量并标定电动力无人机空载质量M₀；

步骤二、将质量可变载重物安装到电动力无人机上；

步骤三、启动电动力无人机作业，保持电机转速、扭矩并控制电动力无人机上的载重物质量逐渐减少为M_k，记录电机实时电压、电流、电池输出功率、电池剩余电量及飞行距离S；

步骤四、再次启动电动力无人机作业，从起点飞至S，保持电动力无人机上的载重物质量不变，逐渐改变电机转速、扭矩，并记录电机实时电压、电流、电池输出功率、电池剩余电量；

步骤五、根据步骤一至步骤四，计算电动力无人机电机的负载系数K、运行效率η_em、和功率因数；

步骤六、分别计算步骤三及步骤四两次无人机作业过程的电能消耗量；

步骤七、分析电动力无人机电机系统能耗影响因素。

2.根据权利要求1所述的一种动载荷电动力无人机有效作业能耗评价方法，其特征在于，所述电动力无人机由无人机地面控制站的飞行控制模块控制，通过无人机地面控制站调节无人机的电机转速、扭矩及控制载重物质量变化。

3.根据权利要求2所述的一种动载荷电动力无人机有效作业能耗评价方法，其特征在于，所述电动力无人机佩戴库伦计、压力传感器及无线信号传输器模块，库伦计中的电压电流表用于测量无人机电池的以下物理量：电压、电流、充放电容量、充放电时间、功率。

4.根据权利要求3所述的一种动载荷电动力无人机有效作业能耗评价方法，其特征在于，所述压力传感器用于测得所述载重物的实时压力，无线信号传输器用于将所述电压电流表的显示数据及压力传感器的显示数据转换为无线信号传递到无人机地面控制站上的信号接收装置，进而显示实时电池电压、电流以及功率。

5.根据权利要求1所述的一种动载荷电动力无人机有效作业能耗评价方法，其特征在于，步骤五中所述电动力无人机电机的负载系数为无人机电机输出功率与其额定功率之比，计算公式为：

其中P_N为额定功率，P_e为空载功率，η_n为额定效率，P_EM-in为电机输入功率。

6.根据权利要求5所述的一种动载荷电动力无人机有效作业能耗评价方法，其特征在于，步骤五中所述电动力无人机电机的运行效率η_em为电机输出功率与其输入功率之比，计算公式为：

P_EM-out＝KP_N，其中P_EM-out为电机输出功率。

7.根据权利要求6所述的一种动载荷电动力无人机有效作业能耗评价方法，其特征在于，步骤五中所述电动力无人机电机的功率因数为：

其中U_EM-in为电机输入电压；I_EM-in为输入电流。

8.根据权利要求1所述的一种动载荷电动力无人机有效作业能耗评价方法，其特征在于，步骤六所述无人机作业过程的电能消耗量的计算步骤为：

(一)、计算电动力无人机的电机驱动力F：

其中m为无人机质量；g为重力加速度；f为机翼旋转阻力系数；h为飞行高度；C为常数；V为无人机飞行速度；A为旋翼旋转面积；a为无人机飞行加速度；δ为无人机质量换算系数；

(二)、计算无人机电能消耗量：

其中E_e为电机消耗电能；η_e为电池平均放电效率；η_i为传动系统平均效率；η_m为电机电动平均效率。

9.根据权利要求1所述的一种动载荷电动力无人机有效作业能耗评价方法，其特征在于，步骤七所述电动力无人机电机系统能耗影响因素包括电流变化、功率因数变化、电源质量、负载特性和负载率，所述分析方法包括以下步骤：

(一)、建立层次结构模型；明确所要解决的问题及问题所涉及的因素以及各因素之间的相互关系；

(二)、构造判断矩阵；设有m个目标，根据某一准则，将这m个目标两两进行比较；

(三)、判断矩阵的一致性检验；对于每一层次作单准则排序时，均需要作一致性的检验；对判断矩阵的一致性进行检验，首先进行一致性指标C.I，计算公式为：其中γ_max为矩阵最大特征向量值；n为矩阵阶数；

(四)、层次排序，给出决策排名。