Simulazione dinamica di un azionamento con motore BLDC per applicazioni UAV

The paper presents the development and analysis of a dynamic simulation model of an electric drive system based on a brushless DC (BLDC) motor, intended for propulsion systems in multi-rotor drones. The objective is to evaluate the electromechanical behavior of the motor and its power supply system under different operating conditions. The operating principle of the BLDC motor and its equivalent model are analyzed, with particular attention to electronic commutation. The power supply system, consisting of a battery and a converter controlled by a PI regulator, is then described. The simulation, carried out in the MATLAB/Simulink environment, integrates the electrical, mechanical, and aerodynamic models of the system, including the various components. The operating conditions include climbing, hovering, horizontal flight, and descent phases, in order to assess the overall dynamic response. The results obtained demonstrate the consistency of the proposed model, highlighting the correct operation of the controller and the stability of the supply voltage. The study provides a useful basis for further developments aimed at optimizing energy efficiency and improving control systems for advanced UAV applications.

L’elaborato presenta lo sviluppo e l’analisi di un modello di simulazione dinamica di un azionamento elettrico basato su un motore brushless DC (BLDC), destinato a sistemi di propulsione per droni multi-rotore. L’obiettivo è valutare il comportamento elettro- meccanico del motore e del relativo sistema di alimentazione durante diverse condizioni operative. Viene analizzato il principio di funzionamento del motore BLDC e il suo modello equivalente, con particolare attenzione alla commutazione elettronica. È poi descritto il sistema di alimentazione, composto da batteria e convertitore, controllato tramite un regolatore PI. La simulazione, realizzata in ambiente MATLAB/Simulink, integra i modelli elettrici, meccanici e aerodinamici del sistema, includendo i vari componenti. Le condizioni opera- tive comprendono fasi di salita, hovering, volo orizzontale e discesa, al fine di verificare la risposta dinamica complessiva. I risultati ottenuti mostrano la coerenza del modello proposto, evidenziando il corretto funzionamento del controllore e la stabilità della tensione di alimentazione. Lo studio costituisce una base utile per ulteriori sviluppi orientati all’ottimizzazione dell’efficienza energetica e al miglioramento dei sistemi di controllo per applicazioni UAV avanzate.