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作品名称：动能回收技术在植保无人机上的应用可行性研究
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：7234
队伍编号：208830
参赛学生：李彦汐马魏杰宋亚欣
指导老师：宋灿灿
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

植保无人机凭借其低空高速的特点在农业领域得到快速发展，已成为农业智能化的重要装备，国内保有量持续增长。与地面机械相比，植保无人机的作业效率显著提高，但其单次作业时间却一直受限于电池续航能力。目前主流机型单次作业时间仅20-30分钟，需频繁更换电池或充电，严重影响田间连续作业效率。无人机在下降、减速或悬停调整过程中，由于飞行姿态的动态控制需求，电机需频繁通过调速实现动力平衡，此过程中，电机减速阶段会产生一定的冗余动能。

冗余动能主要来源有三个：一是电机转子惯性导致螺旋桨持续旋转时存储的机械动能，需在短时间内强制耗散；二是绕组切割磁感线产生的反向电动势，形成无法回馈电源系统的电能；三是定子铁芯交变磁场引发的涡流损耗。现有旋翼电机的电子调速器（ESC）通过主动短路制动将这部分能量强制转化为电阻热能耗散，这不仅造成约30%的能源浪费，还加剧电机温升，导致系统需额外配置散热装置，进一步降低整体能源利用效率。这种高能耗的能量转化模式的本质缺陷源于无人机动力系统缺乏双向能量转换机制，使得制动过程中的动能无法逆向回馈至储能单元。现有技术尚未有效利用此类能量回收潜力，导致续航提升手段单一（仅依赖电池扩容），而电池增重又会反向压缩负载能力，形成恶性循环，这也是行业内亟待解决的瓶颈问题。

本项目聚焦植保无人机动能回收技术，通过分析其典型飞行工况的动能分布特征，设计轻量化能量回收系统，优化反拖发电技术,将冗余动能转化为电能存储复用，以提升续航能力。本项目的研究内容涵盖动力学建模、硬件集成、控制算法优化及经济性评估，旨在突破传统“续航-载重”矛盾，降低电池购置与运维成本。项目成功实施不仅可以解决无人机持续高校作业的问题，进一步推动农业装备绿色升级，减少能源浪费，还可为物流、巡检等工业无人机领域提供技术迁移范本。