Development and validation of a digital model of an electric thrust unit

The master thesis aims to develop and validate a digital model of an electric thrust unit. An off-the-shelf thrust unit for drone application is selected and a study of the working principles of the unit is done. A drone's electric thrust unit consists of an electric powertrain. It is fed with a DC power supply and an electronic speed controller, a brushless motor and a propeller characterize it. The digital model is developed using Simcenter Amesim, a commercial simulation software used for multi-domain simulation. The digital model is developed based on the working principles of the real thrust unit. The validation of the digital model requires the derivation of the thrust unit performance. For this reason, a laboratory setup has been constructed and the measurements of currents, voltages, angular velocity and loads are carried out. The performances of the thrust unit is then compared to the performances of the digital model. The digital model is validated when its performances are similar to the real thrust unit performances.

La tesi magistrale si pone come obiettivo quello di sviluppare e convalidare un modello digitale di un sistema propulsivo elettrico. Per prima cosa è stato selezionato un sistema propulsivo generalmente utilizzato sui droni ed attualmente in commercio. Una volta selezionato il sistema propulsivo, i componenti ed i relativi principi di funzionamento sono analizzati. Il sitema propulsivo elettrico è alimentato in corrente continua ed è composto da un electronic speed controller, un motore brushless ed un'elica. Il modello digitale è stato sviluppato utilizzando l'ambiente di simulazione Simcenter Amesim. Amesim è un software commerciale utilizzato per simulazioni in multi-dominio. Il modello digitale è stato sviluppato sulla base delle componenti e dei principi di funzionamento del propulsore elettrico selezionato. Per validare il modello digitale è necessario ricavare le prestazioni del sistema propulsivo reale. Per questo motivo è stato allestito un laboratorio nel quale sono state eseguite misurazioni di correnti, tensioni, velocità angolare e carichi. Una volta ricavate le prestazioni del sistema propulsivo reale, le stesse vengono confrontate con le prestazioni del modello digitale. Il modello digitale è validato quando le sue prestazioni sono simili a quelle reali.