Metodologia de validação da autonomia da bateria para um uav tático
DOI:
https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.791Palavras-chave:
Autonomia, piloto automático, bateria, capacidade, consumo de energia, log de vooResumo
Com base no conhecimento obtido durante o desenvolvimento do projeto “Design of an unmanned aerial vehicle (UAV) for surveillance operations” (“Projeto de um veículo aéreo não tripulado (UAV) para operações de vigilância”), desenvolvido pela Corporação da Indústria Aeronáutica da Colômbia, foi elaborado este artigo de pesquisa. Ele descreve a verificação de uma metodologia proposta para garantir a seleção correta e a validação subsequente de uma bateria que atenda aos requisitos de autonomia de um UAV de 5 kg. Seguindo as estipulações dessa metodologia, foi realizada uma análise do consumo elétrico teórico (ELA) do UAV, nas diferentes fases da missão, e foram estabelecidos os requisitos operacionais e de energia do sistema, o que se tornou um desafio de projeto devido à necessidade de encontrar uma relação eficiente entre o peso e o tempo de voo do UAV. Com base nas informações coletadas, a bateria do UAV foi selecionada e validada em solo e em voo por meio de testes operacionais e de descarga, simulando o perfil de consumo, resultando no cumprimento dos requisitos de autonomia, com tempo de voo superior a 60 minutos e 20% de segurança. É garantido que o UAV execute sua missão com segurança e com tempo suficiente para realizar as manobras de pouso quando o consumo de energia for de 80%. É demonstrado que a metodologia implementada garantiu a seleção e a validação corretas da bateria necessária para o UAV de 5 kg.
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Referências
Abeywickrama, H. V., Jayawickrama, B. A., He, Y. y Dutkiewicz, E. (2018). Empirical Power Consumption Model for UAVs [ponencia]. IEEE 88th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall). Chicago, Estados Unidos. Agosto 27-30 de 2018. https://doi.org/10.1109/VTCFall.2018.8690666
American Society for Testing and Materials (ASTM). (2013). Standard Guide for Aircraft Electrical Load and Power Source Capacity Analysis. https://www.astm.org/f2490-05e01.html
ArduPilot. (2021a). UAV Log Viewer. https://plot.ardupilot.org/#/
ArduPilot. (2021b). Mission Planner Home. https://ardupilot.org/planner/
Costa, E. F., Souza, D. A., Pinto, V. P., Araújo, M. S., Peixoto, A. M. y Da Costa, E. P. (2019). Prediction of Lithium-Ion Battery Capacity in UAVs [ponencia]. 6th International Conference on Control, Decision and Information Technologies (Codit), 1865-1869. https://doi.org/10.1109/CoDIT.2019.8820714
Dündar, Ö., Bilici, M. y Ünler, T. (2020). Design and Performance Analyses of a Fixed Wing Battery VTOL UAV. Engineering Science and Technology, an International Journal, 23(5), 1182-1193. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2020.02.002
Fernández Delgado, T. (2021). Estudio para la implementación de sistemas de celdas de combustible en vehículos aéreos no tripulados (tesis de grado, Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar). Repositorio institucional CUDE. http://calderon.cud.uvigo.es/handle/123456789/421
Foxtech. (2022). Foxtech 6S 12500 mAh Li-ion Battery. https://www.foxtechfpv.com/foxtech-6s-12500mah-li-ion-battery.html
Iglesias, R., Lago, A., Nogueiras, A., Martínez-Peñalver, C., Marcos, J., Quintans, C., Moure, M. J. y Valdés, M. D. (2012). Modelado y simulación de una batería de ion-litio comercial multicelda. http://quintans.webs.uvigo.es/documentos/2012-SAAEI-0464-gf-000126.pdf
Larin, V., Solomentsev, O., Zaliskyi, M., Shcherban, A., Averianova, Y., Ostroúmov, I., Kuzmenko, N., Sushchenko, O. y Bezkorovainyi, Y. (2022). Prediction of the Final Discharge of the UAV Battery Based on Fuzzy Logic Estimation of In formation and Influencing Parameters [ponencia]. IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). Cracovia, Ucrania. Octubre 3-7 de 2022. https://doi.org/10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916490
Lee, D., Zhou, J. y Lin, W. T. (2015). Autonomous Battery Swapping System for Quadcopter [ponencia]. International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS). Denver, Estados Unidos. Junio 9-12 de 2015. https://doi.org/10.1109/ICUAS.2015.7152282
Marques, M. (2015). STANAG 4586 — Standard Interfaces of UAV Control System (UCS) for NATO UAV Interoperability. https://www.sto.nato.int/publications/STO%20Educational%20Notes/STO-EN-SCI-271/EN-SCI-271-03.pdf
Quintero, V., Che, O., Ching, E., Auciello, O. y De Obladía, E. (2021). Baterías de Ion Litio: características y aplicaciones. Revista de I+D Tecnologico, 17(1). http://portal.amelica.org/ameli/jatsRepo/339/3392002003/3392002003.pdf
Shengnan, L., Qiao, L., Ningyun, L. y Bin, J. (2014). Real-Time Estimation of Cruise Duration for Electric-Powered Micro-UAVs [ponencia]. The 26th Chinese Control and Decision Conference (CCDC). Changsha, China. Mayo 31 - junio 2 de 2014. https://doi.org/10.1109/CCDC.2014.6853091
Tattu. (2022). Tattu Gens Battery. https://genstattu.com/search.php?search_query=battery
Thibbotuwawa, A. N. (2018). Energy Consumption in Unmanned Aerial Vehicles: A Review of Energy Consumption Models and Their Relation to the UAV Routing. Information Systems Architecture and Technology: Proceedings of 39th International Conference on Information Systems Architecture and Technology – ISAT 2018 (J. Świątek, L. Borzemski y Z. Wilimowska, eds.). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-99996-8_16
Wei, K., Wu, J., Ma, W. y Li, H. (2019). State of Charge Prediction for UAVs Based on Support Vector Machine. The Journal of Engineering, (23). https://doi.org/10.1049/joe.2018.9201
Yan, H., Yang, S.-H., Chen, Y. y Fahmy, S. A. (2021). Optimum Battery Weight for Maximizing Available Energy in UAV-Enabled Wireless Communications. IEEE Wireless Communications Letters, 10(7), 1410-1413. https://doi.org/10.1109/LWC.2021.3069078
Zobaa, A. F. y Leuchter, J. (2016). Batteries Investigations of Small Unmanned Aircraft Vehicles [ponencia]. 8th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD). Glasgow, Reino Unido. Abril 19-21 de 2016. https://doi.org/10.1049/cp.2016.0306
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