dc.contributor.advisor | Pedersen, Morten Dinhoff | |
dc.contributor.author | Heimvik, Sondre Mosnes | |
dc.date.accessioned | 2024-05-10T17:19:44Z | |
dc.date.available | 2024-05-10T17:19:44Z | |
dc.date.issued | 2024 | |
dc.identifier | no.ntnu:inspera:166402102:38710001 | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11250/3129964 | |
dc.description.abstract | Denne avhandlingen ble skrevet med m˚al om ˚a undersøke forholdet mellom masse, kraft og energiforbruk. For ˚a f˚a innsikt i forholdet mellom dem, ble ble det inkludert informasjon med form˚al om
˚a gi forst˚aelse av UAV-flygning, b˚ade med hensyn til regelverket som styrer disse operasjonene i
Norge, men ogs˚a med hensyn til bevegelsene til et quadcopter gjennom luften. Dette ble oppn˚add
ved inkludering av informasjon om quadcopter-kinetikk og kinematikk, der den kinetiske modellen
beskriver effekten av krefter og dreiemomenter, og den kinematiske modellen beskriver quadcopterbevegelsen uten inkludering av krefter og dreiemomenter. Slik ble det oppn˚add forstelse rundt den
konstante likevekten som er oppn˚add mellom krefter og dreiemomenter under reise med konstant
hastighet, hilket er fundamentalt for denne modellen.
Deretter ble det funnet en modell for strømforbruk ved ˚a bruke kunnskap fra ˚Arsandøy og
andre for ˚a integrere masse i en allerede nyttig modell. De individuelle strømtapene ble forklart
og formulert som funksjoner av masse og reisehastighet, for ˚a f˚a en fullstendig modell av de totale
strømtapene som oppst˚ar under flyging. I tillegg til dette ble det inkludert uttrykk for strømtapene
for individuelle lineære bevegelser som oppover, nedover og bortover flygning, samt. sveving.
For ˚a f˚a forst˚aelse for sammenhengen UAV-operasjoner skjer i og reguleringene rundt emnet,
ble reguleringene begrenset til de som gjelder i Norge, for ˚a opprettholde realisme og relevans. De
ulike operasjonstypene og lisens-typene ble beskrevet. Disse ble ogs˚a inkludert fordi reguleringene
kan vise seg ˚a være nødvendige for et eventuelt optimeringsproblem. Denne typen optimeringsproblem ble skissert og anvendt p˚a tre forskjellige case-studier.
Resultatene fra studiene ble brukt til ˚a undersøke validiteten til modellen, forholdet mellom
optimal hastighet og masse, og forholdet mellom masse og energiforbruk per avstandsenhet. Det ble
funnet at modellen produserte resultater som var relativt like som forventet, og at masse oppfører
seg nesten som en skaleringsfaktor for strømforbruket.
I fremtiden ville det være gunstig ˚a gjøre mer testing av modellen i forskjellige scenarier, og
implementere forbedringer i tilgjengeligheten av testdata for forskjellige UAV-modeller. | |
dc.description.abstract | This thesis was written with the objective of examining the relationship between mass and power
and energy consumption. In order to gain insight into the relationship between them, information
was provided that was aimed to at providing an understanding of the intricacies of UAV flight, both
with regards to the regulations which govern these operations in Norway, but also with regards to
the movements of a quadcopter in flight. This was accomplished through inclusion of information
on quadcopter kinetics and kinematics, where the kinetic model describes the effect of forces and
torques, and the kinematic model describes quadcopter movement without inclusion of forces and
torques. Through this, it was explained how the equilibrium that is present between the forces
and torques affecting the UAV is essential to this model.
Next, a power consumption model was found, using knowledge gained from ˚Arsandøy as well
as others to incorporate mass into an already useful model. The individual power losses were
explained and formulated as functions of mass and travel speed, in order to gain a complete model
of the total power losses experienced during flight. In addition to this, these were used to express
the power losses of individual linear movements like ascent, descent, horizontal flight and hovering.
In order to gain an understanding about the context in which UAV operations happen, and the
regulations surrounding the topic. The regulations were limited to the one applicable in Norway in
order to maintain realism and relevance. The different operation types and licenses were described.
These were also included because the regulations might prove to be essential as constraints for an
eventual optimization problem. This type of optimization problem was outlined and applied to
three different case studies.
The results from the studies were used to examine the viability of the model, the relationship
between optimal speed and mass, and the relationship between mass and energy consumption
per distance unit. It was found that the model produced results that were in line with expected
patterns, and that mass behaves almost like a scaling factor for power consumption.
In the future, it would be beneficial to do more testing of the model in different scenarios and
implement improvements in the availability of test data for different UAV models | |
dc.language | eng | |
dc.publisher | NTNU | |
dc.title | Energy optimized navigation in drones | |
dc.type | Master thesis | |