微型撲翼式仿生飛行器

第1章 緒論
1.1 微飛行器研究啟動計劃
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 微飛行器的飛行方式
1.3.1 固定翼飛行方式
1.3.2 旋翼飛行方式
1.3.3 撲翼飛行方式
1.3.4 三種飛行方式的特點
1.3.5 微飛行器飛行方式的選擇
1.4 MAV研究的關(guān)鍵問題
1.4.1 微飛行器在低雷諾數(shù)下的空氣動力學(xué)問題
1.4.2 微型動力裝置技術(shù)
1.4.3 機載元器件的MEMS化技術(shù)
1.4.4 光電傳感技術(shù)
1.4.5 微飛行器的飛行控制和數(shù)據(jù)傳輸
1.4.6 MDO方法的進一步研究
1.5 微飛行器應(yīng)用前景
1.6 微飛行器的現(xiàn)實意義
1.7 本章小結(jié)
第2章 低雷諾數(shù)下昆蟲的飛行機理
2.1 昆蟲飛行機理研究
2.2 坐標(biāo)系定義及翅膀的運動方程
2.2.1 慣性坐標(biāo)系Oxgygzg
2.2.2 昆蟲體坐標(biāo)系Oxyz
2.2.3 翅膀平面坐標(biāo)系Ox’y’z’
2.3 昆蟲懸飛時的邊界條件
2.4 計算網(wǎng)格的生成
2.5 求解方法
2.6 計算結(jié)果的分析與討論
2.6.1 昆蟲懸飛時周圍的流場
2.6.2 昆蟲懸飛時的非穩(wěn)態(tài)渦和軸向流
2.6.3 昆蟲懸飛時產(chǎn)生的升阻力
本章小結(jié)
第3章 仿生飛行的數(shù)學(xué)建模與仿真
3.1 MAV的建模方法
3.1.1 物理結(jié)構(gòu)建模法
3.1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模法
3.1.3 系統(tǒng)辨識建模法
3.2 昆蟲飛行的運動學(xué)建模
3.2.1 昆蟲飛行時的坐標(biāo)系表示
3.2.2 翅膀相對于昆蟲體的運動方程
3.2.3 撲翼昆蟲的姿態(tài)運動方程
3.3 昆蟲的空氣動力學(xué)模型
3.3.1 昆蟲翅膀的空氣動力及力矩
3.3.2 昆蟲體的空氣動力及力矩
3.3.3 昆蟲飛行時質(zhì)心的動力學(xué)方程
3.3.4 昆蟲運動的姿態(tài)動力學(xué)方程
3.4 仿生飛行的模型仿真
3.4.1 仿真模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.4.2 仿真模型的控制器設(shè)計
3.4.3 仿真結(jié)果分析
3.5 本章小結(jié)
第4章 仿生微飛行器的設(shè)計
4.1 仿生微飛行器的驅(qū)動形式
4.1.1 壓電驅(qū)動的撲動機構(gòu)
4.1.2 電磁驅(qū)動的撲動機構(gòu)
4.1.3 形狀記憶合金(SMA)驅(qū)動的撲動機構(gòu)
4.1.4 人造肌肉驅(qū)動的撲動機構(gòu)
4.1.5 微馬達(dá)驅(qū)動的撲動機構(gòu)
4.2 撲翼微飛行器撲翼機構(gòu)原理及設(shè)計
4.2.1 現(xiàn)有撲翼微飛行器中的撲翼機構(gòu)
4.2.2 曲柄搖桿機構(gòu)原理
4.2.3 平面四桿機構(gòu)的位置分析
4.2.4 撲翼機構(gòu)原理
4.2.5 減速齒輪設(shè)計
4.2.6 撲翼機構(gòu)的三維建模
4.3 撲翼機構(gòu)的仿真與優(yōu)化
4.3.1 撲翼機構(gòu)的UG建模
4.3.2 仿真模型的建立
4.3.3 仿真結(jié)果及分析
4.4 本章小結(jié)
第5章 撲翼微飛行器的翅膀研究
5.1 研究思路及方法
5.2 平面剛性翅脈的仿真研究
5.2.1 翅脈形貌變化對撲翼機構(gòu)性能的影響
5.2.2 翅脈材料屬性變化對撲翼機構(gòu)性能的影響
5.2.3 翅脈初始安裝角變化對撲翼機構(gòu)性能的影響
5.2.4 仿真結(jié)果的分析和討論
5.3 平面翅脈的實驗驗證
5.4 本章小結(jié)
第6章 仿生微飛行器的航跡規(guī)劃
6.1 仿生MAV的分層控制機理
6.2 仿生MAV任務(wù)規(guī)劃與控制
6.3 路徑規(guī)劃常用算法
6.3.1 全局路徑規(guī)劃
6.3.2 局部路徑規(guī)劃
6.4 未知環(huán)境中MAV的航跡規(guī)劃
6.4.1 航跡規(guī)劃問題描述
6.4.2 靜態(tài)未知環(huán)境中的航跡規(guī)劃及仿真
6.4.3 動態(tài)未知環(huán)境中的航跡規(guī)劃及仿真
6.5 本章小結(jié)
第7章 撲翼MAV的風(fēng)洞實驗
7.1 原理樣機
7.2 風(fēng)洞實驗
7.2.1 現(xiàn)有典型風(fēng)洞測試方法
7.2.2 風(fēng)洞實驗PIV系統(tǒng)
7.2.3 風(fēng)洞實驗設(shè)備及裝置
7.3 風(fēng)洞撲動頻率測試實驗結(jié)果與分析
7.4 PIV風(fēng)洞實驗結(jié)果與分析
7.4.1 延遲拍攝方式
7.4.2 外部觸發(fā)拍攝方式
7.5 不同特征參數(shù)對升阻力的影響
7.5.1 撲翼攻角對升阻力系數(shù)的影響
7.5.2 撲翼的振幅對升阻力系數(shù)的影響
7.5.3 頻率對升阻力系數(shù)的影響
7.5.4 飛行速度對升阻力系數(shù)的影響
7.5.5 撲翼不同起始位置對升阻力系數(shù)的影響
7.6 本章小結(jié)
第8章 總結(jié)與展望
8.1 研究內(nèi)容
8.1.1 理論建模
8.1.2 物理模型
8.1.3 仿生MAV試驗
8.2 創(chuàng)新點
8.3 建議與展望
參考文獻