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《微型撲翼式仿生飛行器》內容簡介：微型飛行器(Micro Aerial Vehicle，MAV)具有攜帶方便、操作簡單、製造成本低、隱蔽性好、機動靈活等特點，因此無論在軍事領域還是在民用領域，都有十分誘人的應用前景。《微型撲翼式仿生飛行器》從仿生的角度來研究MAV的飛行機理與樣機製作；通過文獻中對自然界中昆蟲翅膀運動的觀察與測量，獲取了昆蟲翅膀的運動方程；采用UG建模技術，建立昆蟲的幾何模型；采用網格劃分方法，獲取昆蟲在流場運動時的三維網格；運用CFD(計算流體力學)方法模擬翅膀運動時周圍的流場，獲取昆蟲運動時的升阻力特性，進而來研究昆蟲的飛行機理；在此基礎上，通過現有可用的材料加工製作仿生MAV。
《微型撲翼式仿生飛行器》可作為從事MAV研究及其應用的科技人員和高等學校有關專業教師的參考書，也可作為相關專業研究生、本科高年級學生和工程技術人員的科研參考資料。
《微型撲翼式仿生飛行器》可作為從事MAV研究及其應用的科技人員和高等學校有關專業教師的參考書，也可作為相關專業研究生、本科高年級學生和工程技術人員的科研參考資料。
目次
第1章 緒論
1.1 微飛行器研究啟動計劃
1.2 國內外研究現狀
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研究的關鍵問題
1.4.1 微飛行器在低雷諾數下的空氣動力學問題
1.4.2 微型動力裝置技術
1.4.3 機載元器件的MEMS化技術
1.4.4 光電傳感技術
1.4.5 微飛行器的飛行控制和數據傳輸
1.4.6 MDO方法的進一步研究
1.5 微飛行器應用前景
1.6 微飛行器的現實意義
1.7 本章 小結
第2章 低雷諾數下昆蟲的飛行機理
2.1 昆蟲飛行機理研究
2.2 坐標系定義及翅膀的運動方程
2.2.1 慣性坐標系Oxgygzg
2.2.2 昆蟲體坐標系Oxyz
2.2.3 翅膀平面坐標系Ox’y’z’
2.3 昆蟲懸飛時的邊界條件
2.4 計算網格的生成
2.5 求解方法
2.6 計算結果的分析與討論
2.6.1 昆蟲懸飛時周圍的流場
2.6.2 昆蟲懸飛時的非穩態渦和軸向流
2.6.3 昆蟲懸飛時產生的升阻力
本章 小結
第3章 仿生飛行的數學建模與仿真
3.1 MAV的建模方法
3.1.1 物理結構建模法
3.1.2 神經網絡建模法
3.1.3 系統辨識建模法
3.2 昆蟲飛行的運動學建模
3.2.1 昆蟲飛行時的坐標系表示
3.2.2 翅膀相對于昆蟲體的運動方程
3.2.3 撲翼昆蟲的姿態運動方程
3.3 昆蟲的空氣動力學模型
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 昆蟲飛行時質心的動力學方程
3.3.4 昆蟲運動的姿態動力學方程
3.4 仿生飛行的模型仿真
3.4.1 仿真模型的結構設計
3.4.2 仿真模型的控制器設計
3.4.3 仿真結果分析
3.5 本章 小結
第4章 仿生微飛行器的設計
4.1 仿生微飛行器的驅動形式
4.1.1 壓電驅動的撲動機構
4.1.2 電磁驅動的撲動機構
4.1.3 形狀記憶合金(SMA)驅動的撲動機構
4.1.4 人造肌肉驅動的撲動機構
4.1.5 微馬達驅動的撲動機構
4.2 撲翼微飛行器撲翼機構原理及設計
4.2.1 現有撲翼微飛行器中的撲翼機構
4.2.2 曲柄搖桿機構原理
4.2.3 平面四桿機構的位置分析
4.2.4 撲翼機構原理
4.2.5 減速齒輪設計
4.2.6 撲翼機構的三維建模
4.3 撲翼機構的仿真與優化
4.3.1 撲翼機構的UG建模
4.3.2 仿真模型的建立
4.3.3 仿真結果及分析
4.4 本章 小結
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性能的影響
5.2.2 翅脈材料屬性變化對撲翼機構性能的影響
5.2.3 翅脈初始安裝角變化對撲翼機構性能的影響
5.2.4 仿真結果的分析和討論
5.3 平面翅脈的實驗驗證
5.4 本章 小結
第6章 仿生微飛行器的航跡規劃
6.1 仿生MAV的分層控制機理
6.2 仿生MAV任務規劃與控制
6.3 路徑規劃常用算法
6.3.1 全局路徑規劃
6.3.2 局部路徑規劃
6.4 未知環境中MAV的航跡規劃
6.4.1 航跡規劃問題描述
6.4.2 靜態未知環境中的航跡規劃及仿真
6.4.3 動態未知環境中的航跡規劃及仿真
6.5 本章 小結
第7章 撲翼MAV的風洞實驗
7.1 原理樣機
7.2 風洞實驗
7.2.1 現有典型風洞測試方法
7.2.2 風洞實驗PIV系統
7.2.3 風洞實驗設備及裝置
7.3 風洞撲動頻率測試實驗結果與分析
7.4 PIV風洞實驗結果與分析
7.4.1 延遲拍攝方式
7.4.2 外部觸發拍攝方式
7.5 不同特徵參數對升阻力的影響
7.5.1 撲翼攻角對升阻力系數的影響
7.5.2 撲翼的振幅對升阻力系數的影響
7.5.3 頻率對升阻力系數的影響
7.5.4 飛行速度對升阻力系數的影響
7.5.5 撲翼不同起始位置對升阻力系數的影響
7.6 本章 小結
第8章 總結與展望
8.1 研究內容
8.1.1 理論建模
8.1.2 物理模型
8.1.3 仿生MAV試驗
8.2 創新點
8.3 建議與展望
參考文獻
1.1 微飛行器研究啟動計劃
1.2 國內外研究現狀
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研究的關鍵問題
1.4.1 微飛行器在低雷諾數下的空氣動力學問題
1.4.2 微型動力裝置技術
1.4.3 機載元器件的MEMS化技術
1.4.4 光電傳感技術
1.4.5 微飛行器的飛行控制和數據傳輸
1.4.6 MDO方法的進一步研究
1.5 微飛行器應用前景
1.6 微飛行器的現實意義
1.7 本章 小結
第2章 低雷諾數下昆蟲的飛行機理
2.1 昆蟲飛行機理研究
2.2 坐標系定義及翅膀的運動方程
2.2.1 慣性坐標系Oxgygzg
2.2.2 昆蟲體坐標系Oxyz
2.2.3 翅膀平面坐標系Ox’y’z’
2.3 昆蟲懸飛時的邊界條件
2.4 計算網格的生成
2.5 求解方法
2.6 計算結果的分析與討論
2.6.1 昆蟲懸飛時周圍的流場
2.6.2 昆蟲懸飛時的非穩態渦和軸向流
2.6.3 昆蟲懸飛時產生的升阻力
本章 小結
第3章 仿生飛行的數學建模與仿真
3.1 MAV的建模方法
3.1.1 物理結構建模法
3.1.2 神經網絡建模法
3.1.3 系統辨識建模法
3.2 昆蟲飛行的運動學建模
3.2.1 昆蟲飛行時的坐標系表示
3.2.2 翅膀相對于昆蟲體的運動方程
3.2.3 撲翼昆蟲的姿態運動方程
3.3 昆蟲的空氣動力學模型
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 昆蟲飛行時質心的動力學方程
3.3.4 昆蟲運動的姿態動力學方程
3.4 仿生飛行的模型仿真
3.4.1 仿真模型的結構設計
3.4.2 仿真模型的控制器設計
3.4.3 仿真結果分析
3.5 本章 小結
第4章 仿生微飛行器的設計
4.1 仿生微飛行器的驅動形式
4.1.1 壓電驅動的撲動機構
4.1.2 電磁驅動的撲動機構
4.1.3 形狀記憶合金(SMA)驅動的撲動機構
4.1.4 人造肌肉驅動的撲動機構
4.1.5 微馬達驅動的撲動機構
4.2 撲翼微飛行器撲翼機構原理及設計
4.2.1 現有撲翼微飛行器中的撲翼機構
4.2.2 曲柄搖桿機構原理
4.2.3 平面四桿機構的位置分析
4.2.4 撲翼機構原理
4.2.5 減速齒輪設計
4.2.6 撲翼機構的三維建模
4.3 撲翼機構的仿真與優化
4.3.1 撲翼機構的UG建模
4.3.2 仿真模型的建立
4.3.3 仿真結果及分析
4.4 本章 小結
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性能的影響
5.2.2 翅脈材料屬性變化對撲翼機構性能的影響
5.2.3 翅脈初始安裝角變化對撲翼機構性能的影響
5.2.4 仿真結果的分析和討論
5.3 平面翅脈的實驗驗證
5.4 本章 小結
第6章 仿生微飛行器的航跡規劃
6.1 仿生MAV的分層控制機理
6.2 仿生MAV任務規劃與控制
6.3 路徑規劃常用算法
6.3.1 全局路徑規劃
6.3.2 局部路徑規劃
6.4 未知環境中MAV的航跡規劃
6.4.1 航跡規劃問題描述
6.4.2 靜態未知環境中的航跡規劃及仿真
6.4.3 動態未知環境中的航跡規劃及仿真
6.5 本章 小結
第7章 撲翼MAV的風洞實驗
7.1 原理樣機
7.2 風洞實驗
7.2.1 現有典型風洞測試方法
7.2.2 風洞實驗PIV系統
7.2.3 風洞實驗設備及裝置
7.3 風洞撲動頻率測試實驗結果與分析
7.4 PIV風洞實驗結果與分析
7.4.1 延遲拍攝方式
7.4.2 外部觸發拍攝方式
7.5 不同特徵參數對升阻力的影響
7.5.1 撲翼攻角對升阻力系數的影響
7.5.2 撲翼的振幅對升阻力系數的影響
7.5.3 頻率對升阻力系數的影響
7.5.4 飛行速度對升阻力系數的影響
7.5.5 撲翼不同起始位置對升阻力系數的影響
7.6 本章 小結
第8章 總結與展望
8.1 研究內容
8.1.1 理論建模
8.1.2 物理模型
8.1.3 仿生MAV試驗
8.2 創新點
8.3 建議與展望
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