基于仿生學(xué)的微撲翼飛行器控制技術(shù)研究.pdf

1、基于仿生學(xué)的微撲翼飛行器(Flapping-wing Micro Air Vehicle，簡(jiǎn)稱(chēng)FMAV)是一種模仿鳥(niǎo)類(lèi)或昆蟲(chóng)飛行的新概念飛行器。仿生學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)研究均表明，對(duì)于特征尺寸相當(dāng)于鳥(niǎo)類(lèi)或者昆蟲(chóng)的微型飛行器來(lái)說(shuō)，撲翼飛行器要優(yōu)于固定翼和旋翼飛行器。由于其在軍事和民用方面的前景，目前FMAV的研究熱潮正在興起。 控制系統(tǒng)是微撲翼飛行器的核心，論文主要從仿生學(xué)原理出發(fā)探索其控制技術(shù)。建立了飛行器的運(yùn)動(dòng)模型，分析各種控制器

2、的設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行了實(shí)際的樣機(jī)制作與試驗(yàn)分析。控制系統(tǒng)研究分為姿態(tài)控制和路徑規(guī)劃避障兩部分。對(duì)微撲翼飛行器的控制系統(tǒng)的要求是：有很好的飛行穩(wěn)定性和魯棒性；具有自主適應(yīng)和導(dǎo)航能力，能根據(jù)外界條件的變化調(diào)整飛行路線、高度和飛行姿態(tài)；自動(dòng)規(guī)避障礙物：有較強(qiáng)的信息采集、圖像識(shí)別能力，能實(shí)時(shí)傳回其所采集到的數(shù)據(jù)、圖像。 姿態(tài)控制方面，在現(xiàn)有的空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算的結(jié)果下，進(jìn)行計(jì)算結(jié)果的修正優(yōu)化；建立合理的仿生微撲翼飛行器的模型，雖然簡(jiǎn)化控制方

3、式，但又不喪失撲翼飛行的各種優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)了仿鳥(niǎo)微撲翼飛行器氣動(dòng)布局結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)尾翼姿態(tài)控制，對(duì)姿態(tài)控制模型進(jìn)行了研究，并用MATLAB進(jìn)行仿真，結(jié)果顯示仿鳥(niǎo)尾翼在理論上和實(shí)際應(yīng)用中都有很大價(jià)值。 為實(shí)現(xiàn)飛行的控制與決策，進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃、路徑規(guī)劃、飛行模式規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)學(xué)控制；研究了微撲翼飛行器的導(dǎo)航和定位方式及各種傳感器的選擇布置，研究了撲翼飛行的路徑規(guī)劃和避障控制策略，進(jìn)行了速度反饋模糊控制器的設(shè)計(jì)及仿真，為FMAV的真正自主飛行做了