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(dòng)計(jì)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(diǎn)
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(dòng)力學(xué)問題
1.4.2 微型動(dòng)力裝置技術(shù)
1.4.3 機(jī)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(jìn)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(shí)意義
1.7 本章小結(jié)
第2章 低雷諾數(shù)下昆蟲的飛行機(jī)理
2.1 昆蟲飛行機(jī)理研究
2.2 坐標(biāo)系定義及翅膀的運(yùn)動(dòng)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(shí)的邊界條件
2.4 計(jì)算網(wǎng)格的生成
2.5 求解方法
2.6 計(jì)算結(jié)果的分析與討論
2.6.1 昆蟲懸飛時(shí)周圍的流場(chǎng)
2.6.2 昆蟲懸飛時(shí)的非穩(wěn)態(tài)渦和軸向流
2.6.3 昆蟲懸飛時(shí)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(shí)建模法
3.2 昆蟲飛行的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模
3.2.1 昆蟲飛行時(shí)的坐標(biāo)系表示
3.2.2 翅膀相對(duì)于昆蟲體的運(yùn)動(dòng)方程
3.2.3 撲翼昆蟲的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)方程
3.3 昆蟲的空氣動(dòng)力學(xué)模型
3.3.1 昆蟲翅膀的空氣動(dòng)力及力矩
3.3.2 昆蟲體的空氣動(dòng)力及力矩
3.3.3 昆蟲飛行時(shí)質(zhì)心的動(dòng)力學(xué)方程
3.3.4 昆蟲運(yùn)動(dòng)的姿態(tài)動(dòng)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(jì)
3.4.2 仿真模型的控制器設(shè)計(jì)
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(jì)
4.1 仿生微飛行器的驅(qū)動(dòng)形式
4.1.1 壓電驅(qū)動(dòng)的撲動(dòng)機(jī)構(gòu)
4.1.2 電磁驅(qū)動(dòng)的撲動(dòng)機(jī)構(gòu)
4.1.3 形狀記憶合金(SMA)驅(qū)動(dòng)的撲動(dòng)機(jī)構(gòu)
4.1.4 人造肌肉驅(qū)動(dòng)的撲動(dòng)機(jī)構(gòu)
4.1.5 微馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的撲動(dòng)機(jī)構(gòu)
4.2 撲翼微飛行器撲翼機(jī)構(gòu)原理及設(shè)計(jì)
4.2.1 現(xiàn)有撲翼微飛行器中的撲翼機(jī)構(gòu)
4.2.2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)原理
4.2.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的位置分析
4.2.4 撲翼機(jī)構(gòu)原理
4.2.5 減速齒輪設(shè)計(jì)
4.2.6 撲翼機(jī)構(gòu)的三維建模
4.3 撲翼機(jī)構(gòu)的仿真與優(yōu)化
4.3.1 撲翼機(jī)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(duì)撲翼機(jī)構(gòu)性能的影響
5.2.2 翅脈材料屬性變化對(duì)撲翼機(jī)構(gòu)性能的影響
5.2.3 翅脈初始安裝角變化對(duì)撲翼機(jī)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(jī)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(dòng)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(shí)驗(yàn)
7.1 原理樣機(jī)
7.2 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)
7.2.1 現(xiàn)有典型風(fēng)洞測(cè)試方法
7.2.2 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)PIV系統(tǒng)
7.2.3 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)設(shè)備及裝置
7.3 風(fēng)洞撲動(dòng)頻率測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
7.4 PIV風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)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(duì)升阻力的影響
7.5.1 撲翼攻角對(duì)升阻力系數(shù)的影響
7.5.2 撲翼的振幅對(duì)升阻力系數(shù)的影響
7.5.3 頻率對(duì)升阻力系數(shù)的影響
7.5.4 飛行速度對(duì)升阻力系數(shù)的影響
7.5.5 撲翼不同起始位置對(duì)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?jī)?nèi)容
8.1.1 理論建模
8.1.2 物理模型
8.1.3 仿生MAV試驗(yàn)
8.2 創(chuàng)新點(diǎn)
8.3 建議與展望
參考文獻(xiàn)