隨著人工智能的火爆,無人駕駛、物聯(lián)網、工業(yè)大數(shù)據等領域迅速發(fā)展,掀起了當今社會的變革。作為這場科技潮流中重要一員的四軸旋翼無人機迅速地發(fā)展與成熟,證明了人們對于飛行器這一領域的需求。雖然撲翼飛行是經過大自然選擇后的完美飛行方式,但由于理論研究不成熟、材料限制、工藝不足和微機電系統(tǒng)出現(xiàn)晚等原因,撲翼飛行器的研究開展較晚。如今撲翼飛行器以高機動靈活性、高可微化、高隱蔽性、速度快、航程遠、人機交互更安全等優(yōu)勢迅速走入人們視線中,被眾多航空學家稱為最具發(fā)展前景的飛行器。本課題在充分研究撲翼飛行器的飛行機理、動力學及運動學模型的基礎上,分別結合現(xiàn)有經典方法,對其撲動機構、姿態(tài)控制和航跡規(guī)劃等進行設計改進。針對撲翼飛行器兩側翅翼普遍采用對稱同步撲動機構導致的靈活性差的問題,采用單電機與雙鉸鏈傳動進行變頻設計,實現(xiàn)一種異步變頻撲動機構,左右翅翼可獨立調整或糾正拍打頻率,實現(xiàn)靈活機動飛行。其次,針對撲翼飛行器在懸停狀態(tài)下的姿態(tài)調節(jié)和非線性特性,本文引入了滑�？刂�,先對傳統(tǒng)滑模控制律進行仿真,發(fā)現(xiàn)其響應速度慢和延遲性問題,引入雙曲正切函數(shù),設計了基于雙曲正切函數(shù)滑�？刂频膿湟盹w行器姿態(tài)控制。針對系統(tǒng)中不...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    §1.1 引言
    §1.2 研究背景及意義
        §1.2.1 研究背景
        §1.2.2 研究的目標與意義
    §1.3 飛行器的類別
        §1.3.1 固定翼飛行器
        §1.3.2 旋翼飛行器
        §1.3.3 撲翼飛行器
    §1.4 撲翼飛行器的研究現(xiàn)狀
        §1.4.1 國內研究現(xiàn)狀
        §1.4.2 國外研究現(xiàn)狀
    §1.5 撲翼飛行器研究現(xiàn)狀總結與關鍵問題
    §1.6 本文研究內容與章節(jié)安排
    §1.7 本章小結
第二章 撲翼飛行器的運動學與動力學建模
    §2.1 引言
    §2.2 撲翼飛行器的飛行機理研究
    §2.3 坐標系
    §2.4 坐標系之間的轉換
    §2.5 運動學與動力學分析
        §2.5.1 機身動力學
        §2.5.2 機身動力矩
        §2.5.3 翅翼氣動力
        §2.5.4 翅翼氣動力矩
    §2.6 撲翼飛行器的動力學與運動學模型
        §2.6.1 質心運動的動力學和運動學
        §2.6.2 繞質心轉動的動力學和運動學
    §2.7 本章小結
第三章 撲翼飛行器的機構設計與運動學分析
    §3.1 撲翼飛行器的撲動機構
        §3.1.1 撲動機構的介紹與設計原則
        §3.1.2 撲翼飛行器的驅動源
        §3.1.3 撲翼飛行器的驅動機構
        §3.1.4 撲翼飛行器的傳動機構
    §3.2 撲翼飛行器的撲動機構設計理念
    §3.3 驅動機構的設計
        §3.3.1 角位移推導與建模
        §3.3.2 最小傳動角的推導
        §3.3.3 最大撲動幅度
    §3.4 鉸鏈變速傳動系統(tǒng)的設計
        §3.4.1 鉸鏈變速傳動機構
        §3.4.2 變速調整階段
    §3.5 撲翼扭轉機構的設計
    §3.6 撲翼飛行器撲動機構的仿真實驗
        §3.6.1 撲動運動的翅翼位置分析
        §3.6.2 撲翼運動的撲動速度分析
        §3.6.3 撲翼運動的撲動加速度分析
        §3.6.4 撲翼運動的撲動角分析
        §3.6.5 撲翼運動的撲動角速度分析
    §3.7 本章小結
第四章 撲翼飛行器的姿態(tài)控制律設計
    §4.1 引言
    §4.2 基于傳統(tǒng)滑�？刂坡傻淖藨B(tài)控制
    §4.2 基于雙曲正切函數(shù)滑模的姿態(tài)控制
    §4.3 基于魯棒反演滑模的姿態(tài)控制
    §4.3 基于自適應反演滑模的姿態(tài)控制
    §4.3 基于雙環(huán)滑模的姿態(tài)控制
        §4.3.1 總體設計
        §4.3.2 外環(huán)滑模控制設計
        §4.3.3 內環(huán)滑�？刂圃O計
        §4.3.4 仿真與驗證
    §4.5 本章小結
第五章 基于改進A*算法的飛行器航跡規(guī)劃
    §5.1 引言
    §5.2 環(huán)境模型
    §5.3 基本原理
        §5.3.1 A*算法
        §5.3.2 生長算法
    §5.4 飛行器航跡規(guī)劃
        §5.4.1 未知環(huán)境信息的航跡規(guī)劃
        §5.4.2 已知環(huán)境信息下的航跡規(guī)劃
    §5.5 仿真實驗與分析
    §5.6 本章小結
第六章 總結與展望
    §6.1 總結
    §6.2 展望
參考文獻
致謝
作者在攻讀碩士期間主要研究成果



本文編號：3875952