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扑翼微型飞行器的动力学建模

对鸟和昆虫的飞行机理进行了有价值的探讨,并对扑翼式微型飞行器机体动力学和机翼空气动力学进行了详细的分析。由此分析得出结论:机体所受外力为空气动力、自身重力和机翼  (本文共3页) 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

扑翼微型飞行器动力学建模与控制算法研究

近年来,随着科学技术的发展,扑翼微型飞行器的研究受到了国际航空领域更多人的重视。由于扑翼微型飞行器与固定翼和旋翼微型飞行器相比具有明显的优势,许多国家斥巨资对此项目进行了各项基础研究,大大加强了在此领域的研究力度。本论文主要参考美国伯克利大学对扑翼微型飞行器空气动力学的部分研究成果,以实现翼展为10~25mm(翼尖到翼尖)扑翼微型飞行器的悬停飞行控制为研究任务。对扑翼微型飞行器的扑翼运动模式、机体建模及扑翼参数线性化和控制算法进行了探索性研究。在关于扑翼运动模式的研究中,本文给出了以两自由度(扑打和转动)为特点的扑翼运动模式。并建立了该模式下气动力和力矩与两自由度扑翼运动的数学关系;通过改变扑翼运动的六个参数来调节飞行器空气动力和气动力矩,达到控制飞行的需求。在机体建模与气动参数线性化研究中,给出了基于刚体假设的扑翼微型飞行器的机体模型,并对基于六个参数的扑翼微型飞行器的气动力模型做了线性化处理,得到了扑翼运动参数与扑翼微型飞行...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京理工大学
北京理工大学

微型扑旋翼飞行器设计与试验

微型飞行器因其高机动性和优秀的隐蔽性在人员搜救和情报侦查等领域具有其他飞行器不可替代的优势,因此微型飞行器已成为飞行器设计领域研究热点。微型扑旋翼飞行器作为一种特殊的微型飞行器,由于其机翼的运动是翼扑动和翼旋转的组合运动,可以实现垂直起飞或空中悬停,是发展高效高机动微型飞行器极有前景的方向之一。本文基于扑旋翼飞行器高效高升力的优势,结合直线驱动机构简单且机械效率高的特性,设计了一种适用于扑旋翼飞行器的直线电机驱动机构。针对传统平板翼升力表现不佳的问题,提出了两种新型机翼构型并进行实物试验。论文的具体工作如下:(1)总结了微型飞行器的发展现状以及趋势。着重调研扑翼飞行器的驱动技术与直线驱动技术,并对微型扑旋翼飞行器的发展现状进行了总结与论述。(2)基于对现有微型扑旋翼飞行器驱动方案的对比研究,设计了一种以直线电机为动力输出的驱动机构,建立了直线电机驱动机构动力学模型并进行了虚拟样机仿真。仿真结果与实物试验数据的对比表明:该直线电机...  (本文共102页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
电子科技大学

仿生扑翼微型飞行器姿态控制方法研究

扑翼微型飞行器(Flapping Wing Micro Aerial Vehicles,FWMAVs)是目前乃至未来微型飞行器发展的热门领域。FWMAVs只靠两个翅膀的运动就能同时产生升力和前进力,大大简化了机体结构,而且具有很好的隐蔽性。姿态控制是FWMAVs研究的重要内容,它不但影响着机体的机动灵活性,而且是飞行器实现避障、导航、轨迹规划等功能的基础。因此,本文对FWMAVs姿态控制方法进行研究,主要内容如下:(1)FWMAVs的飞行机理与昆虫非常相似,因此首先对昆虫的高升力产生机理进行详细说明,包括:Clap-Fling机制、延时失速机制、旋转环流效应、尾流捕获效应和附加质量效应。合适的坐标系统在飞行器的动力学建模中是必不可少的,因此随后建立了FWMAVs动力学建模中常用的坐标系统,并推导出各坐标系之间的转换矩阵。(2)FWMAVs在飞行过程中主要受到三个方面的力:自身重力、翅膀产生的气动力和空气阻尼力。其中飞行器的自身重...  (本文共86页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

多自由度扑翼微型飞行器设计研究

微型飞行器(MAV,Micro Air Vehicle)因在军事和民用领域具有十分广泛的应用前景而成为国内外研究的热点。扑翼飞行比固定翼和旋翼飞行具有其独特的优点,因而,微型扑翼飞行器必将在该研究领域占有重要地位。由于扑翼是新型的飞行器形式,扑翼的研究对航空技术的发展也有重要意义。本文针对多自由度扑翼微型飞行器的相关设计问题进行了研究。主要研究内容包括:首先,从昆虫和鸟类翅膀构造出发,分析两类飞行生物的飞行方式、飞行原理和翅膀的扑动模式为扑翼微型飞行器设计提供理论和仿生学依据。其次,以六杆七副传动机构为基础,归纳出其构造特性及设计约束,利用运动链再生变换原理,给出了新型六杆七副扑动机构。可以为扑翼微型飞行器的设计提供重要的参考。以昆虫翅膀运动机理为基础,提出了一种复合3种运动的多自由度仿生扑翼机构。由于能使翼尖按8字形或香蕉形运动及机翼扭转,使扑翼运动更符合昆虫运动形态。为了实现生物运动轨迹,建立了机构参数的优化模型,其扑动规律...  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>

北方工业大学
北方工业大学

扑翼飞行机器人控制系统的设计研究

扑翼飞行机器人是一种主要模拟鸟或昆虫飞行原理的机器人。扑翼飞行是飞行动物在经历亿万年生物进化后形成的一种飞行方式,自然界近百万种鸟类与昆虫不约而同的选择了扑翼飞行,我们可以说扑翼飞行是最优的飞行方式。研究表明,扑翼飞行器在能量转换效率、升力产生效果、微型化程度、灵活程度上相比于固定翼飞行器和旋翼飞行器都有明显的优势。由于扑翼飞行器在军事和民用领域具有广阔的应用前景,扑翼飞行器的研究在各国都成为了热点。目前,国内外对扑翼飞行器的研究主要包括以下三个方面,微机电系统的研究、相关空气动力学及其模型的研究、姿态控制方法的研究。只有在这些技术上取得突破性进展,才能掌握扑翼飞行器的关键技术。虽然现在对扑翼飞行器的研究取得了一定的阶段性成果,但距离真正的实用阶段还有一段距离。本文定义了适当的扑翼飞行器坐标系,用来描述扑翼飞行器实时的飞行坐标,也便于分析和计算机体受到的力和力矩,并确定了各坐标系间的转换关系;通过分析研究扑翼飞行器的机身动力矩、...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>