Unmanned aerial vehicles (UAVs) have various advantages, but their practical applications are influenced by their limited energy. Therefore, it is important to manage their power consumption and also important to establish corresponding power consumption models. However, most of existing works either establish theoretical power consumption models for fixed-wing UAVs and single-rotor UAVs, or provide heuristic power consumption models for multi-rotor UAVs without rigorous mathematical derivations. This paper aims to establish theoretical power consumption models for multi-rotor UAVs. To be specific, the closed-form power consumption models for a multi-rotor UAV in three flight statuses, i.e., forward flight, vertical ascent and vertical descent, are derived by leveraging the relationship between single-rotor UAVs and multi-rotor UAVs in terms of power consumptions. On this basis, a generic flight power consumption model for the UAV in a three-dimensional (3-D) scenario is obtained. Extensive experiments are conducted by using DJI M210 and a mobile app made by DJI Mobile SDK in real scenarios, and confirm the correctness and effectiveness of these models; in addition, simulations are performed to further investigate the effect of the rotor numbers on the power consumption for the UAV. The proposed power consumption models not only reveal how the power consumption of multi-rotor UAVs are affected by various factors, but also pave the way for introducing other novel applications.


翻译:无人驾驶航空飞行器(UAVs)具有各种优势,但其实际应用却受到其有限能源的影响。因此,管理其电力消费十分重要,建立相应的电力消费模式也很重要。然而,大多数现有工程要么为固定翼UAVs和单机器人UAVs建立理论动力消费模式,要么为多色无人驾驶航空飞行器(UAVs)提供超光速动力消费模式,而没有严格的数学推算。本文件的目的是为多色无人驾驶航空飞行器(UAVs)建立理论动力消费模式。具体地说,管理其电力消费模式在三种飞行状态,即前方飞行、垂直上升和垂直下降,必须借助单色无人驾驶航空飞行器和多色无人驾驶无人驾驶航空飞行器在电力消费方面的关系。在此基础上,只能为三维(3-D)假设的UAVAVs提供通用飞行动力消费模式。通过使用DJI M210和DISDK移动消费方式在现实情景中制作的移动性动力消费模式进行广泛实验,而不是为电流动力消费模式的模型的正确性和有效性。

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