一种无人机电机测试系统的制作方法

1.本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机电机测试系统。


背景技术：

2.近年来，无人机技术及其应用发展突飞猛进，智能无人机成为智能科技发展的重要方向。普通的电机对拖测试台架可以设置陪测电机的扭矩值来给被测电机增加负载，从而验证被测电机的性能或电机控制器的性能，该过程中，被测电机拖动陪测电机转动，陪测电机施加反向力矩、作为被测电机的负载，该过程可以完成对电机性能和电机控制器性能的测试需求，为电机的选型、电机控制器算法及硬件电路的开发提供相应的帮助。但是在进行无人机动力系统性能测试时，不仅关心电机和电机控制器的性能，更关心电机、电机控制器和螺旋桨三者共同配合使用的情况下的电机或电机控制器的性能。因此，如何在电机、电机控制器和螺旋桨三者共同配合使用的情况下对电机或电机控制器进行性能测试，是需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供一种无人机电机测试系统，以解决如何在电机、电机控制器和螺旋桨三者共同配合使用的情况下对电机或电机控制器进行性能测试的问题。
4.为了解决或者一定程度上改善上述技术问题，根据本发明一方面，提供一种无人机电机测试系统，该系统包括：电源、电机控制运行单元、模拟测试单元；所述电源与所述电机控制运行单元电性连接，用于向所述电机控制运行单元提供电能；所述电机控制运行单元包括被测电机、为所述被测电机提供负载的陪测电机、控制所述被测电机运转的第一电机控制器、控制所述陪测电机运转的第二电机控制器、使所述被测电机拖动所述陪测电机进行偕同转动的电机连接机构；所述第二电机控制器被配置为接收所述模拟测试单元发送的用于模拟目标螺旋桨运行的电机模拟运行参数，并基于所述电机模拟运行参数控制所述陪测电机运转，以使所述陪测电机作为所述被测电机的负载；其中，所述目标螺旋桨为目标无人机所使用的螺旋桨，所述被测电机用于驱动所述目标螺旋桨；所述模拟测试单元用于获得所述目标螺旋桨的运行参数；将所述目标螺旋桨的运行参数转换为所述电机模拟运行参数；将所述电机模拟运行参数发送给所述第二电机控制器；响应于所述被测电机和所述陪测电机运转，采集获得所述被测电机的运行参数，并基于所述被测电机的运行参数，对所述被测电机和/或所述第一电机控制器进行性能测试。
5.在一些实施方式中，所述获得所述目标螺旋桨的运行参数，包括：基于螺旋桨实体动力测试数据或无人机历史运行数据，建立螺旋桨结构参数与螺旋桨运行参数之间的第一对应关系；
获得所述目标螺旋桨的结构参数；基于所述第一对应关系和所述目标螺旋桨的结构参数，获得所述目标螺旋桨的运行参数。
6.在一些实施方式中，所述基于螺旋桨实体动力测试数据或无人机历史运行数据，建立螺旋桨结构参数与螺旋桨运行参数之间的第一对应关系，包括：在针对无人机的螺旋桨实体进行动力测试的场景中、或者在无人机的历史运行场景中，采集获得螺旋桨实体的结构参数和与之对应的螺旋桨运行参数；对所述螺旋桨实体的结构参数和与之对应的螺旋桨运行参数进行数据拟合处理，获得用于表征螺旋桨结构参数与螺旋桨运行参数之间的对应关系的函数公式。
7.在一些实施方式中，所述将所述目标螺旋桨的运行参数转换为所述电机模拟运行参数，包括：基于螺旋桨实体动力测试数据或无人机历史运行数据，建立螺旋桨运行参数与电机运行参数之间的第二对应关系；基于所述第二对应关系，将所述目标螺旋桨的运行参数转换为所述电机模拟运行参数。
8.在一些实施方式中，所述基于螺旋桨实体动力测试数据或无人机历史运行数据，建立螺旋桨运行参数与电机运行参数之间的第二对应关系，包括：在针对无人机的螺旋桨实体进行动力测试的场景中、或者在无人机的历史运行场景中，采集获得螺旋桨实体的运行参数和与之对应的电机运行参数；对所述螺旋桨实体的运行参数和与之对应的电机运行参数进行数据拟合处理，获得用于表征螺旋桨运行参数与电机运行参数之间的对应关系的函数公式。
9.在一些实施方式中，所述电机连接机构通过柔性连接的方式连接所述被测电机和所述陪测电机。
10.在一些实施方式中，所述电机连接机构包括与所述被测电机的输出轴末端固定连接的驱动轮、与所述陪测电机的输出轴末端固定连接的从动轮、以及连接所述驱动轮和所述从动轮的同步带。
11.在一些实施方式中，所述电源为双向并网电源，所述双向并网电源分别与所述第一电机控制器和第二电机控制器电性连接，用于向所述被测电机提供电能、并接收所述陪测电机生成的电能。
12.在一些实施方式中，所述模拟测试单元还用于：基于所述目标螺旋桨的运行参数以及预先建立的螺旋桨结构参数与螺旋桨运行参数之间的第一对应关系，获得所述目标螺旋桨的结构参数。
13.在一些实施方式中，所述第一电机控制器与所述第二电机控制器相同规格，所述被测电机与所述陪测电机相同规格。
14.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供的无人机电机测试系统包括：电源、电机控制运行单元、模拟测试单元；电源与电机控制运行单元电性连接，用于向电机控制运行单元提供电能；电机控制运行单元包括被测电机、为被测电机提供负载的陪测电机、控制被测电机运转的第一电机控制器、控制陪测电机运转的第二电机控制器、使被测电机拖动陪测电机进行偕同转动的电机
连接机构；第二电机控制器被配置为接收模拟测试单元发送的用于模拟目标螺旋桨运行的电机模拟运行参数，并基于电机模拟运行参数控制陪测电机运转，以使陪测电机作为被测电机的负载；其中，目标螺旋桨为目标无人机所使用的螺旋桨，被测电机用于驱动目标螺旋桨；模拟测试单元用于获得目标螺旋桨的运行参数；将目标螺旋桨的运行参数转换为电机模拟运行参数；将电机模拟运行参数发送给第二电机控制器；响应于被测电机和陪测电机运转，采集获得被测电机的运行参数，并基于被测电机的运行参数，对被测电机和/或第一电机控制器进行性能测试。由于第二电机控制器被配置为接收模拟测试单元发送的用于模拟目标螺旋桨运行的电机模拟运行参数，并基于该电机模拟运行参数控制所述陪测电机运转，即，被测电机拖动陪测电机转动时，陪测电机通过模拟目标螺旋桨运行的方式施加反向力矩、以此作为被测电机所需的负载，因此，通过使用该无人机电机测试系统，可在模拟螺旋桨运行的条件下对电机或电机控制器进行性能测试，可以获得与真实使用场景相匹配的测试结果，使得测试结果满足电机、电机控制器和螺旋桨三者共同配合使用的场景需求。
15.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
16.图1是本技术实施例提供的无人机电机测试系统的示意图。
具体实施方式
17.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的用户身份认证方法的具体实施方式及其功效，详细说明如后。
18.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。
19.在进行无人机动力系统性能测试时，不仅关心电机和电机控制器的性能，更关心电机、电机控制器和螺旋桨三者共同配合使用的情况下的电机或电机控制器的性能。当使用通用的对拖式电机测试台架对无人机动力系统中的电机、电机控制器和螺旋桨进行测试时，存在只能测试电机和电机控制器的各自性能或两个部件的组合运行特性。而使用现有的无人机动力测试专用台架（通过将螺旋桨设于网罩内进行测试）则存在如下问题：测试台架体积过大，对测试环境要求较高，且因为需要设置螺旋桨实体而使得测试过程较为复杂、能耗高；螺旋桨存在断裂、射桨等安全风险，例如，将螺旋桨设于网罩内，但还存在断裂的螺旋桨碎片从网眼钻出的极端可能性。
20.针对上述无人机动力系统性能测试场景，为了在电机、电机控制器和螺旋桨三者共同配合使用的情况下对电机或电机控制器进行性能测试，以获得与真实使用场景相匹配的测试结果，并且为了降低对测试环境的要求、以使得测试过程较为简单、安全，本技术提供了一种无人机电机测试系统。以下提供实施例对上述无人机电机测试系统进行详细说明。
21.图1为本技术第一实施例提供的无人机电机测试系统的示意图图，以下结合图1对本实施例提供的无人机电机测试系统进行详细描述。以下描述所涉及的实施例是用来解释说明方法原理，不是实际使用的限定。
22.如图1所示，本实施例提供的无人机电机测试系统包括电源1、电机控制运行单元2、模拟测试单元3；其中，电源1与所述电机控制运行单元2电性连接，用于向所述电机控制运行单元2提供电能。
23.电机控制运行单元2包括被测电机、为该被测电机提供负载的陪测电机、控制被测电机运转的第一电机控制器、控制陪测电机运转的第二电机控制器、使被测电机拖动陪测电机进行偕同转动的电机连接机构；电机控制器也称电调，全称电子调速器（electronic speed control，esc），针对电机不同，可分为有刷电调和无刷电调，其可包含各种采集器，例如电压传感器、电流传感器、力矩传感器，并将采集的数据传输给模拟测试单元3，并且可根据模拟测试单元3控制信号调节电机的转速，驱动电机完成各种指令，模仿其真实工作功能，以达到与真实情况相仿的效果。上述第二电机控制器被配置为接收所述模拟测试单元发送的用于模拟目标螺旋桨运行的电机模拟运行参数，并基于该电机模拟运行参数控制所述陪测电机运转，以使陪测电机作为被测电机的负载，即，被测电机拖动陪测电机转动时，陪测电机通过模拟目标螺旋桨运行的方式施加反向力矩、以此作为被测电机的负载；其中，目标螺旋桨为目标无人机所使用的螺旋桨，被测电机用于驱动该目标螺旋桨。在本实施例中，上述第一电机控制器与第二电机控制器相同规格，且被测电机与陪测电机相同规格。
24.模拟测试单元3用于获得上述目标螺旋桨的运行参数；将所述目标螺旋桨的运行参数转换为上述电机模拟运行参数；将该电机模拟运行参数发送给所述第二电机控制器；响应于所述被测电机和所述陪测电机运转，采集获得所述被测电机的运行参数，例如通过第一电机控制器设置的多种传感器采集被测电机的电压、电流、转速、扭矩等参数，并基于所述被测电机的运行参数，对所述被测电机进行性能测试、或者对上述第一电机控制器进行性能测试，或者对被测电机和第一电机控制器分别进行性能测试。
25.上述目标螺旋桨的运行参数可以为目标螺旋桨的转速、扭矩、拉力、风速、功率等参数中的一种或多种，其可以为预先设定的参数（例如，预先设定目标螺旋桨的拉力值），也可以为求取的与目标螺旋桨的结构参数（例如螺旋桨的直径、螺距、桨叶宽度）相匹配的运行参数，例如，在本实施例中，上述模拟测试单元3获得所述目标螺旋桨的运行参数，可以是指：基于已有的螺旋桨实体动力测试数据或无人机历史运行数据，建立螺旋桨结构参数与螺旋桨运行参数之间的第一对应关系；获得目标螺旋桨的直径、螺距、桨叶宽度等结构参数，对于给定的目标螺旋桨，其结构参数均为已知；基于该第一对应关系和所述目标螺旋桨的结构参数，获得目标螺旋桨的运行参数。
26.在本实施例中，上述基于螺旋桨实体动力测试数据或无人机历史运行数据，建立螺旋桨结构参数与螺旋桨运行参数之间的第一对应关系，具体可通过如下方式实现：首先，在针对无人机的螺旋桨实体进行动力测试的场景中、或者在无人机的历史运行场景中，采集获得螺旋桨实体的结构参数和与之对应的螺旋桨运行参数；其次，对螺旋桨实体的结构参数和与之对应的螺旋桨运行参数进行数据拟合处理，获得用于表征螺旋桨结构参数与螺旋桨运行参数之间的对应关系的函数公式，该函数公式即为螺旋桨结构参数与螺旋桨运行
参数之间的第一对应关系，例如，经数据拟合处理后得到螺旋桨拉力计算公式：直径(d)（米)
×
螺距(lj)(米）
×
螺旋浆宽度(h)（米）
×
转速
²
(v)（转/秒）
×
1大气压力(p)（1标准大气压）
×
经验系数(k) =拉力(l)（kg）。上述基于该第一对应关系和所述目标螺旋桨的结构参数，获得目标螺旋桨的运行参数，即为将目标螺旋桨的结构参数代入上述公式，并预设部分运行参数已知（例如预设目标螺旋桨的拉力l已知），即可得到目标螺旋桨的转速v。
27.需要说明的是，在另一种实施场景中，模拟测试单元3还可用于：基于目标螺旋桨的运行参数以及预先建立的螺旋桨结构参数与螺旋桨运行参数之间的上述第一对应关系，获得目标螺旋桨的结构参数，该种方式可在未给定螺旋桨结构的情况下，在螺旋桨选型过程中，基于给定的目标螺旋桨的运行参数实现对直径、螺距、桨叶宽度等结构参数的选取，例如，基于给定的目标螺旋桨的拉力值来选取螺旋桨。
28.在本实施例中，上述模拟测试单元3将目标螺旋桨的运行参数转换为电机模拟运行参数，具体可以是指：首先，基于螺旋桨实体动力测试数据或无人机历史运行数据，建立螺旋桨运行参数与电机运行参数之间的第二对应关系；例如，在针对无人机的螺旋桨实体进行动力测试的场景中、或者在无人机的历史运行场景中，采集获得螺旋桨实体的运行参数和与之对应的电机运行参数（电压、电流、转速、扭矩等参数）；对螺旋桨实体的运行参数和与之对应的电机运行参数进行数据拟合处理，获得用于表征螺旋桨运行参数与电机运行参数之间的对应关系的函数公式。其次，基于所述第二对应关系，将目标螺旋桨的运行参数转换为电机模拟运行参数，例如，将目标螺旋桨的运行参数代入上述公式，即可求得电机模拟运行参数。
29.在本实施例中，电源为双向并网电源，该双向并网电源分别与所述第一电机控制器和第二电机控制器电性连接，用于向被测电机提供电能、并接收陪测电机生成的电能，被测电机工作在电动状态，陪测电机工作在发电状态。即，第一电机控制器与被测电机和双向并网电源电性连接，可将来自双向并网电源的电能进行转换（例如直流电转交流电、输出电压控制范围）后提供给被测电机，第二电机控制器与陪测电机和双向并网电源电性连接，可将陪测电机生成的电能进行转换（例如交流电转直流电）后提供给双向并网电源。
30.在本实施例中，上述电机连接机构通过柔性连接的方式连接被测电机和陪测电机，具体的，电机连接机构包括与被测电机的输出轴末端固定连接的驱动轮、与陪测电机的输出轴末端固定连接的从动轮、以及连接驱动轮和从动轮的同步带，该同步带可采用橡胶或尼龙制作。现有的电机对拖过程采用联轴器等刚性连接方式，联轴器连接需要高精度的台架零部件，其设计成本高，且调试对中难度大、较为耗时（例如，由于对中不良会导致被测电机的损坏，因此，电机在安装到台架固定座上时，由于电机加工精度问题，需要调整电机轴与联轴器中心位置，使得两个轴心线在同一条直线上，该过程耗时较长），本实施例通过上述柔性连接方式连接被测电机和陪测电机，其对连接的对中性要求较低，从动轮和驱动轮在与同步带连接时允许更大的间隙，简单高效。
31.本实施例提供的无人机电机测试系统包括：电源、电机控制运行单元、模拟测试单元；电源与电机控制运行单元电性连接，用于向电机控制运行单元提供电能；电机控制运行单元包括被测电机、为被测电机提供负载的陪测电机、控制被测电机运转的第一电机控制器、控制陪测电机运转的第二电机控制器、使被测电机拖动陪测电机进行偕同转动的电机连接机构；第二电机控制器被配置为接收模拟测试单元发送的用于模拟目标螺旋桨运行的
电机模拟运行参数，并基于电机模拟运行参数控制陪测电机运转，以使陪测电机作为被测电机的负载；其中，目标螺旋桨为目标无人机所使用的螺旋桨，被测电机用于驱动目标螺旋桨；模拟测试单元用于获得目标螺旋桨的运行参数；将目标螺旋桨的运行参数转换为电机模拟运行参数；将电机模拟运行参数发送给第二电机控制器；响应于被测电机和陪测电机运转，采集获得被测电机的运行参数，并基于被测电机的运行参数，对被测电机和/或第一电机控制器进行性能测试。由于第二电机控制器被配置为接收模拟测试单元发送的用于模拟目标螺旋桨运行的电机模拟运行参数，并基于该电机模拟运行参数控制所述陪测电机运转，即，被测电机拖动陪测电机转动时，陪测电机通过模拟目标螺旋桨运行的方式施加反向力矩、以此作为被测电机所需的负载，因此，通过使用该无人机电机测试系统，可在模拟螺旋桨运行的条件下对电机或电机控制器进行性能测试，可以获得与真实使用场景相匹配的测试结果，使得测试结果满足电机、电机控制器和螺旋桨三者共同配合使用的场景需求。并且，相对于现有的无人机动力测试专用台架（通过将螺旋桨设于网罩内进行电机性能测试），本实施例提供的无人机电机测试系统无需基于螺旋桨实体进行电机性能测试，并且可降低对测试环境的要求、以使得测试过程更为简单、安全。
32.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
33.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (ram) 和/或非易失性内存等形式，如只读存储器 (rom) 或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
34.1、计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、 程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (pram)、静态随机存取存储器 (sram)、动态随机存取存储器 (dram)、 其他类型的随机存取存储器 (ram)、只读存储器 (rom)、电可擦除可编程只读存储器 (eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器 (cd-rom)、数字多功能光盘 (dvd) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
35.2、本领域技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
36.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。