小型仿生扑翼飞行器关键技术研究

发布时间：2017-07-08 14:31

  本文关键词：小型仿生扑翼飞行器关键技术研究

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【摘要】：小型仿生扑翼飞行器是一种模仿飞行生物通过扑翼方式获得飞行能力的复杂机电系统。小型仿生扑翼飞行器的研究以仿生学为基础,依赖多学科的共同发展和创新。本文围绕小型仿生扑翼飞行器的若干问题进行了研究。论文回顾了小型仿生扑翼飞行器产生的历史背景和发展进程,较全面地论述了小型仿生扑翼飞行器的基本特征、应用前景和科研价值,提出了小型仿生扑翼飞行器研究的关键点,明确了课题研究方向和内容。仿生是小型仿生扑翼飞行器设计的前提,论文对飞行生物的几何特征、物理参数等数据进行了基于生物学和统计学的分析,指出了影响扑翼飞行性能的因素,并采用相似归一法为各参数建立关联等式,为样机设计提供计算依据。对扑翼气动特性的研究是对扑翼飞行原理的探寻,论文从研究鸟类扑翼飞行的机理入手,对已有的扑翼气动模型进行分析,指出刚性翼模型仿生程度低的缺点,从而建立柔性仿生扑翼模型对扑翼气动特性进行分析,然后对比已有数据进行模型验证。扑翼驱动机构是小型仿生扑翼飞行器设计的关键环节,论文分析了生物翅膀构造,结合已有扑翼设计,提出采用复杂平面连杆的机械结构,单输入、双齿轮对称输出的驱动方法实现扑翼运动。使用CAD/CAE技术对机构进行数字建模和优化分析并验证了该机构良好的仿生效果。控制系统是扑翼飞行器的大脑,决定了飞行器整体性能的优劣。论文研究并汇总了小型仿生扑翼飞行器控制系统的特点,根据其特点引入具有自优化和自组织能力的Gur Game控制策略,并采用闭环仿真实验进行验证。论文最后结合实际研究经验给出了小型仿生扑翼飞行器数字样机技术和物理样机技术的具体实现方法。
【关键词】：扑翼飞行器 气动分析 平面连杆机构 Gur Game 样机技术
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V276
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 扑翼飞行器的研究背景及意义11-13
• 1.2.1 研究背景11-12
• 1.2.2 研究意义12-13
• 1.3 小型仿生扑翼飞行器的发展及研究意义13-19
• 1.3.1 小型仿生扑翼飞行器的发展14-15
• 1.3.2 相关扑翼理论的研究现状15-18
• 1.3.3 小型仿生扑翼飞行器的研究意义18-19
• 1.4 主要研究内容19-20
• 第二章 扑翼飞行的仿生学研究20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 扑翼生物的解剖学特点20-23
• 2.3 扑翼生物及人造飞行器的统计学规律23-28
• 2.3.1 翼载荷24-25
• 2.3.2 翼展和翼面积25-26
• 2.3.3 扑动频率26-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 扑翼飞行方式的空气动力学研究30-50
• 3.1 引言30-31
• 3.2 扑翼运动机制31-34
• 3.2.1 扑翼运动的类型31-32
• 3.2.2 扑翼运动的方式32-34
• 3.3 扑翼飞行的基本原理34-35
• 3.3.1 准稳态飞行34
• 3.3.2 非稳态飞行34-35
• 3.4 刚性翼模型的空气动力学分析35-40
• 3.5 柔性翼模型的空气动力学分析40-44
• 3.6 模拟计算及分析44-48
• 3.7 本章小结48-50
• 第四章 小型仿生扑翼飞行器的结构设计研究50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 仿生扑翼结构的研究50-55
• 4.2.1 鸟类翅膀结构的机械解50-52
• 4.2.2 扑翼运动的平面连杆结构研究52-55
• 4.3 平面扑翼结构的优化设计55-60
• 4.3.1 优化设计55-56
• 4.3.2 优化目标56-57
• 4.3.3 扑翼结构优化57-60
• 4.4 副翼扭转和尾部运动的机械结构研究60-64
• 4.4.1 鸟类飞行方向的改变60-61
• 4.4.2 副翼扭转的机械结构研究61-62
• 4.4.3 尾部运动机械结构研究62-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第五章 小型仿生扑翼飞行的控制系统研究66-74
• 5.1 引言66
• 5.2 小型仿生扑翼控制系统特点66-67
• 5.3 扑翼控制系统控制策略67-68
• 5.4 扑翼飞行器姿态控制方法68-72
• 5.4.1 基于神经网络的扑翼飞行器控制策略69
• 5.4.2 基于Gur Game的扑翼飞行器控制策略69-71
• 5.4.3 基于Gur Game控制策略的闭环实验71-72
• 5.5 本章小结72-74
• 第六章 小型仿生扑翼飞行器的样机技术74-84
• 6.1 引言74
• 6.2 小型仿生扑翼飞行器的数字样机技术74-78
• 6.2.1 数字样机的仿真建模74-76
• 6.2.2 数字样机的性能分析76-77
• 6.2.3 数字样机的控制系统仿真77-78
• 6.3 小型仿生扑翼飞行器的物理样机技术78-80
• 6.4 双折翼仿生扑翼飞行器的样机技术80-83
• 6.4.1 几何模型设计80-81
• 6.4.2 机械结构设计81-82
• 6.4.3 实物样机制作82-83
• 6.5 本章小结83-84
• 第七章 结论与展望84-86
• 7.1 结论84-85
• 7.2 展望85-86
• 参考文献86-90
• 致谢90

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1 包文贵;;扑翼机今昔[J];航空知识;1998年01期

2 何民;;像鸟儿一样飞翔——扑翼机[J];兵器知识;2001年03期

3 杨智春;李思政;舒忠平;白存儒;;一种柔性微型扑翼设计及其气动力特性的试验研究[J];机械科学与技术;2006年01期

4 袁昌盛;宋笔锋;;扑翼飞行器的发展与研究现状[J];航空制造技术;2006年12期

5 郭卫刚;贾忠湖;康小伟;;微型扑翼飞行器的现状及关键技术[J];飞航导弹;2007年12期

6 高广林;徐凤;;微型扑翼飞行器的发展[J];国际航空;2010年06期

7 周骥平,武立新,朱兴龙;仿生扑翼飞行器的研究现状及关键技术[J];机器人技术与应用;2004年06期

8 高永宁;高晓燕;;一种新型旋转式扑翼飞行器的原理结构分析[J];直升机技术;2007年04期

9 朱宝;王姝歆;;两自由度扑翼机构及其运动仿真研究[J];中国制造业信息化;2009年21期

10 崔晓峰;魏瑞轩;周新立;邵苗;黄建华;;仿鸟扑翼飞行器建模分析[J];系统仿真学报;2009年16期

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 于媚;小小飞机设计师[N];大众科技报;2004年

2 于媚;“扑翼机”是怎样起飞的[N];科技日报;2005年

3 本报记者 吴德强;扑翼飞机翅膀能像鸟样扇[N];北京科技报;2004年

4 李津军;渴望飞上天的达·芬奇[N];科技日报;2002年

5 本报记者　 张晔 通讯员　 张红慧;求索飞天路[N];科技日报;2005年

6 张孟军;美拟加快机器鹰“孵化”进程[N];科技日报;2004年

7 ;“我不是一个天才”[N];南京日报;2007年

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1 刘岚;微型扑翼飞行器的仿生翼设计技术研究[D];西北工业大学;2007年

2 曾锐;仿鸟微型扑翼飞行器的气功特性研究[D];南京航空航天大学;2005年

3 朱保利;多自由度扑翼微型飞行器设计研究[D];南京航空航天大学;2007年

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1 高乾;两自由度扑翼飞行器设计分析与样机实验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 张俊晨;扑翼飞行器机翼开孔对其气动特性的影响研究[D];东北大学;2014年

3 吴思远;扑翼飞行器测力平台设计与扑翼样机测力研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

4 张宇星;小型仿生扑翼飞行器关键技术研究[D];河北工业大学;2015年

5 宋海龙;微型扑翼飞行器传动系统设计及新型扑翼形式概念研究[D];西北工业大学;2005年

6 雷亚超;仿蝴蝶微型扑翼机飞行原理及扑翼机构研究[D];南昌航空大学;2013年

7 刘聪;仿生扑翼飞行器结构设计及其动力学仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

8 严辉;基于数学形态学的微扑翼飞行器翅翼机构设计[D];西南交通大学;2007年

9 周凯;微扑翼飞行器动力学仿真及驱动机构优化设计[D];西北工业大学;2007年

10 周启生;仿生扑翼飞行器设计及空气动力特性研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

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本文编号：535010