小型多旋翼无人机续航问题研究

SYS PRACTICE 系统实践

一、影响多旋翼无人机续航主要因素

（一）飞行重量。无人机飞行重量主要就是受到机架重量、电调、电机、电子设备以及飞控等相关设备的影响。飞行过程中的重量会直接对飞机飞行过程中拉力产生影响。在多旋翼无人机的飞机中，螺旋桨运行过程中的转速会直接影响无人机自身的飞行功率，也会对电池续航产生一些不良影响。因此，要尽可能地降低无人机的重量，在进行各个零部件的搭配过程中要对其进行合理的、系统的规划分析。

（二）飞行速度影响。多旋翼无人机的飞行速度会受到空气密度的影响，也会受到螺旋桨尺寸的影响。螺旋桨尺寸会直接对多旋翼无人机飞机过程中电机效率造成影响，改变无机人功率，进而影响续航效果。

（三）飞行状态。在多旋翼无人机飞行中，会进行爬升、下降、转向、翻转等不同的飞行状态。在飞机运行中要通过调整电机转速的方式控制飞行状态，也就是电池输出电流以及电压的变化都会影响电池的工作状态，这样就会影响整体的续航时间[1]。

（四）电池参数影响。现阶段，多旋翼无人机主要应用的电池为锂聚合物电池，是一种高分子的锂电池，相对于其他电池来说自重较轻，可以为飞机的运行提供更长的续航时间，安全性能良好。其具有放电倍率大的特征，可以通过放电的方式满足在不同环境中的飞行需求。在电池参数中会受到电池容量以及电池重量的影响，而电池容量会直接的影响飞机运行过程中的工作时间，电池的重量则就会影响飞机的重量。

二、小型多旋翼无人机续航解决对策

（一）整机重量。在整机重量的角度分析来说，要选择质量轻、材质坚固、性能良好的机架，要合理配置相关零部件，减少冗余的零部件，进而达到优化整机重量的效果。

（二）电机与螺旋桨。在进行电机以及螺旋桨的选择过程中，在电机的KV值较大的时候相同输入电压就会出现较大的转速，而在电流固定的状况之下则就会产生较小的转矩，对此要选择较小的螺旋桨。反之，在电机的KV值相对较小的时候，其转速较小，转矩也相对较大，则要应用较大的螺旋桨。

（三）电池。合理应用电池，要综合电池容量、重量等因素，分析放电能力以及压力，电池内阻要为最小量。

（四）ZigBee技术的应用。ZigBee技术是一种无线通信技术，在运行中具有功率低，成本低廉且性能稳定的特征，应用较为广泛。在传统的无人机飞机中主要就是通过电跳传输的方式进行控制，利用分立元件产生PWM波，设计相当较为复杂，缺乏精准度，控制的距离也相对较短。多旋翼无人机应用传统的方式无法满足控制需求，而利用ZigBee进行控制，可以实现多个无人机的互动，更为安全便捷，其性能稳定，可以完成无人机的各种飞行功能[2]。

基于ZigBee技术为支持进行多旋翼无人机的遥控设计分析，可以实现多个无人机的有效互动。多旋翼无人机遥控器主要分为遥控器以及接收机两个板块，遥控器主要就是采用信号、编码以及发送分析，接收机主要任务就是接受信号，解码以及产生PWM波。在一般状况之下遥控杆以及选择开关的方式控制无人机的飞行操作。基于ZigBee技术为基础，在社交过程中，要产生一样的PWM波周期，为2084s，共七路，为14590s。通过两个软件进行处理，定时器的主要作用就是中断2084s周期，设置相应的输出通道，循环执行。软件定位器1在中断产生的时候要在对应的输入通道中设置，触发定时器2,，并且设置通道的脉冲宽度。在定时时间结束之后软件定时器2则相对应的输出通道设置为低电平，完成处理。在重复完成7路的操作之后，循环下一个周期的输出。利用ZigBee进行处理，通过示波器测试分析，通过遥控器发射端中的控制遥感发送无线信号，分析发射机遥感变化观察分析，脉宽变化，分析脉冲周期，测试相关通道，在进行多旋翼无人的测试分析，各项性能良好。

三、结语

续航时间是验证无人机性能指标的关键，分析了解多旋翼无人机续航时间的影响因素，通过控制自重、电池、电机与螺旋桨，在ZigBee技术的支持之下提升了多旋翼无人机的续航时间，以供参考。H

参考文献

[1]龚正,张正华,刘云云.基于ZigBee的空中网关自组网机制设计[J].无线电工程, 2018, v.48；No.349(06):9-12.

[2]徐俊,王茂森,戴劲松.四旋翼无人机的编队飞行控制系统设计[J].机械设计与制造, 2018.

（作者单位：中南大学信息学院电气工程及其自动化系）

小型多旋翼无人机续航问题研究

张宇嘉 范培潇

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摘要：论文主要分析了小型多旋翼无人机续航的影响问题，分析了飞机飞行重量、速度、状态、

电池参数等相关因素，针对问题提出了解决对策，融合了ZigBee技术，实现了多个无人机互动飞行。

关键词：小型多旋翼无人机；续航；ZigBee技术

信息系统工程 │ 2019.6.20

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