基于arduino单片机模块无人机动力测试试验台及控制软件研发

赵淼 罗名俊 宋昊 马博磊

摘 要 近些年来，无人机市场发展迅速，代替人类执行各种各样的特殊任务。其极大地降低了人力成本，提高效率，降低操作人员面临的危险性，所以无人机在未来有巨大的发展前景。动力系统是无人机的心脏，具有至关重要作用。基于此，基于arduino单片机模块制作无人机动力测试试验台及对控制软件进行研发，以方便对无人机动力系统进行测试确定符合执行不同任务场景的无人机动力系统。

關键词 无人机 动力测试

0引言

随着航空航天技术和计算机技术的发展，无人机取得了迅猛发展，无论是在军事、国防还是在民用方面都得到了广泛应用。在军事方面，无人机能够执行简单的侦察、监视任务，并不断向执行定位、空中打击、电子战、警戒乃至空战等高级任务方向发展，成为军队不可或缺的装备。在民用领域，无人机可以用于海域监视、森林火灾监控、勘察测绘、农药喷洒、管线巡检、气象探测、空中拍摄、缉毒侦察、安保监控、地质考察等方面。因此，无人机正逐渐代替人类完成复杂的工作，节约了人力成本，具有极大的应用前景。而动力系统是无人机的心脏，其是无人机重要组成部分之一，具有至关重要的作用。其中无人机动力系统由四个部分构成：电池、电机、电子调速器和螺旋桨。其中电池电压不能超过电子调速器额定电压;电池最大电流应大于电调额定电流。电池电压不能超过电机最大电压。电调最大电压不能超过电机最大电压。因此，对无人机动力系统的测试具有至关重要的作用，符合当今市场发展的任务要求。

无人机动力系统是无人机的核心设备，但同时也是无人机设备中故障率较高、调整复杂、维修工作量较大的系统，其工作状态直接关系到无人机能否安全起飞并稳定、可靠地飞行。由于无人机动力系统在运转过程中会产生磨损、电器老化等问题，而螺旋桨也会产生磨损，造成运转不平稳。无人机一次航行时间无法确定，如果在无人机起飞前动力系统存在的这些问题不能及时被发现，轻则导致无人机起飞失败，重则导致无人机飞行过程中坠毁。为此，需要借助于动力测试系统进行测试，定期对动力系统进行检测和调试。同时，发动机与螺旋桨之间存在匹配问题，需要利用测试系统进行发动机和螺旋桨的匹配试验，测试不同规格的螺旋桨与发动机相匹配时的动力性能。因此，对无人机动力系统的测试具有至关重要的作用，符合当今市场发展的任务要求。

1结构分析

对动力测试试验台采用CATIA软件进行结构设计，并通过ABAQUS软件进行强度分析，在压强为200Pa作用下，损失结果如图1-2所示。

从应力云图中可以看出应力集中处主要位于电机座处，支架的型变量较小，从云图也可以看出最大的应力值为2.060？04，远小于材料的屈服强度。为了更直观的看出测试台架的型变量，我们在电机轴上选择路径点，如图3所示，在y轴方向建立路径，并在：“xy数据选项”中画出这些点y轴方向路径的位移值，如图4所示，由图可以直观的看出最大位移量约为0.1385？03如图可以满足需求。

2软件设计

如图5所示，为设计的软件界面。其可以测量拉力、扭矩、温度、空速等等参数。

3结论

（1）通过CATIA软件对本项目无人机动力测试系统结构进行设计，并通过Abaqus软件进行仿真验证，确保结构强度满足市面上常用的无人机动力系统测试要求;

（2）Arduino单片机的二次开发。通过c语言进行编程，将传感器所得到的数据传递给串口，并由开发软件通过串口将传递的数据进行采集并进行数据处理，其中软件开发基于Labview进行开发完成。

参考文献

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