无人飞行器旋翼升力测试系统技术领域
本发明涉及无人飞行器旋翼升力测试系统，特别应用于无人飞行器旋翼的升力测
试，属于无人飞行器试验技术领域。
背景技术
在无人飞行器的研制过程中，无人飞行器的电机转速-旋翼升力进行测试是必要
的环节。目前，国内民用无人飞行器厂家所生产的无人飞行器均未进行该项试验；为了提高
四旋翼飞行器飞行的可靠性，减少其失控的风险，实施旋翼升力测试试验是十分必要的环
节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人飞行器旋翼升力测试系统，其主要用途是：(1)测
试旋翼在不同转速下的升力；(2)拟合转速与旋翼升力关系的经验公式。
本发明的无人飞行器旋翼升力测试系统包括无刷电机、电机调速器、电机安装座、
拉力传感器、变送器、下位机及上位机。
所述的无刷电机为无人飞行器的无刷电机，用于安装无人飞行器的旋翼；在测试
过程中，驱动无人飞行器的旋翼转动。
所述的电机调速器为无刷电机调速器，在测试过程中，用来控制无刷电机的转速。
所述的电机安装座被用于连接无刷电机与拉力传感器。
所述的拉力传感器为S型拉力传感器或板环拉力传感器等，在测试过程中，测试无
人飞行器旋翼的不同转速下所产生的升力，在无人飞行器旋翼升力测试之前需要校准。
所述的变送器是把拉力传感器的输出信号转变为可被控制器识别的标准信号的
转换器。
所述的下位机为微型处理器，包括DSP、单片机、嵌入式系统等微型处理器，下位机
的功能为：(1)采集变送器传输过来的拉力信号；(2)发出控制信号给无刷电机调速器，对无
刷电机的转速进行控制；(3)接收上位机所传输的控制指令，并且按照控制指令进行拉力信
号的数据采集及无刷电机控制；(4)将采集到的拉力信号传输给上位机；(5)监控无刷电机、
电机调速器、拉力传感器、变送器的运行状态，并且将运行状态反馈给上位机。
所述的上位机为计算机或者工控机，其功能为：(1)拉力传感器校准模块；(2)无人
飞行器旋翼升力测试模块；(3)无刷电机转速设置模块；(4)系统状态监测；(5)测试结果及
系统状态显示模块。
本发明的有益效果在于：
本发明针对无人飞行器研制过程中缺少旋翼升力测试系统的不足，设计了无人飞
行器旋翼升力测试系统。本发明具有以下优点：
(1)能够快速、方便地测试旋翼在不同转速下的升力；
(2)可以拟合转速与旋翼升力关系的经验公式，方便无人飞行器控制系统建模。
附图说明
图1为无人飞行器旋翼升力测试系统组成硬件示意图；
图2为无人飞行器旋翼升力测试系统的上位机原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行进一步说明：
如图1所示，本发明的无人飞行器旋翼升力测试系统由无刷电机、电机调速器、电
机安装座、拉力传感器、变送器、下位机及上位机组成。其中，无刷电机通过电机安装座固定
在拉力传感器上；拉力传感器连接到变送器，变送器连接到下位机；无刷电机连接到电机调
速器，电机控制连接到下位机；下位机与上位机连接。无人飞行器旋翼升力测试时，需要将
旋翼正确安装在电机轴上，上位机发出指令给下位机，下位机控制电机调速器调整电机的
转速，拉力传感器测量旋翼的升力；然后，拉力传感器的测量信号经由变送器放大传输给下
位机，下位机将升力数值传输给上位机。
在测试过程中，下位机首先与上位机通信，接收上位机的控制指令；按照接收的上
位机指令，控制无刷电机调速器调整电机的转速；然后，采集变送器传输过来的拉力信号，
将其转换为旋翼升力的数值，并且将旋翼升力的数值传输给上位机。与此同时，下位机需要
监控无刷电机、电机调速器、拉力传感器、变送器的运行状态，并且将运行状态反馈给上位
机
上位机的性能测试单元如图2所示，包括拉力传感器校准模块、无人飞行器旋翼升
力测试模块与系统状态监测模块；其中，无人飞行器旋翼升力测试模块包括升力数据读取
模块和无刷电机转速设置模块，为了能实时显示测试结果及系统运行状态，性能测试单元
还包括测试结果及状态显示模块。结果及状态显示模块的输入分别与拉力传感器校准、升
力数据读取模块和无刷电机转速设置模块与系统状态监测模块连接。主界面模块可以设置
数据存储位置，数据的输出格式；不同的模块可以通过相应的菜单切换。
拉力传感器校准模块用于拉力传感器的校准与标定，建立拉力传感器的输出-输
入特性关系及计算出测量结果的不确定度。
旋翼升力测试模块包含升力数据读取及电机转速设置模块。首先，通过电机转速
设置模块设置电机的转速，然后通过升力数据读取模块读取该转速下的升力数值，并且将
升力的数值进行存储、计算转速-升力的关系；最后，将数值及计算结果通过显示模块进行
显示。
状态监测模块将下位机传输过来的状态参数进行故障诊断及预测，并且将分析结
果通过结果及状态显示模块显示。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是
按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围
之内。