基于仿生學的微撲翼飛行器控制技術研究.pdf

1、基于仿生學的微撲翼飛行器(Flapping-wing Micro Air Vehicle，簡稱FMAV)是一種模仿鳥類或昆蟲飛行的新概念飛行器。仿生學和空氣動力學研究均表明，對于特征尺寸相當于鳥類或者昆蟲的微型飛行器來說，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。 控制系統是微撲翼飛行器的核心，論文主要從仿生學原理出發(fā)探索其控制技術。建立了飛行器的運動模型，分析各種控制器

2、的設計方法，并進行了實際的樣機制作與試驗分析。控制系統研究分為姿態(tài)控制和路徑規(guī)劃避障兩部分。對微撲翼飛行器的控制系統的要求是：有很好的飛行穩(wěn)定性和魯棒性；具有自主適應和導航能力，能根據外界條件的變化調整飛行路線、高度和飛行姿態(tài)；自動規(guī)避障礙物：有較強的信息采集、圖像識別能力，能實時傳回其所采集到的數據、圖像。 姿態(tài)控制方面，在現有的空氣動力學計算的結果下，進行計算結果的修正優(yōu)化；建立合理的仿生微撲翼飛行器的模型，雖然簡化控制方

3、式，但又不喪失撲翼飛行的各種優(yōu)點。設計了仿鳥微撲翼飛行器氣動布局結構來實現尾翼姿態(tài)控制，對姿態(tài)控制模型進行了研究，并用MATLAB進行仿真，結果顯示仿鳥尾翼在理論上和實際應用中都有很大價值。 為實現飛行的控制與決策，進行任務規(guī)劃、路徑規(guī)劃、飛行模式規(guī)劃和運動學控制；研究了微撲翼飛行器的導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，進行了速度反饋模糊控制器的設計及仿真，為FMAV的真正自主飛行做了