单曲柄双摇杆扑翼驱动机构的优化设计 被引量：21

1

作者 周凯 方宗德 +1 位作者 曹雪梅 张明伟 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期184-188,共5页

微扑翼飞行器在试飞过程中时常发生向左或者向右倾斜栽落的现象,这是由于左右扑翼动作的不完全对称性引起的.由此建立了驱动机构在一个运动周期内左右扑翼角之差和角速度之差的数学模型,并在机械学、仿生学等约束条件下利用模式搜索法... 微扑翼飞行器在试飞过程中时常发生向左或者向右倾斜栽落的现象,这是由于左右扑翼动作的不完全对称性引起的.由此建立了驱动机构在一个运动周期内左右扑翼角之差和角速度之差的数学模型,并在机械学、仿生学等约束条件下利用模式搜索法对目标函数进行了优化设计.优化前后的参数对比分析和试飞试验均表明:该优化显著增强了微扑翼飞行器的运动对称性. 展开更多

关键词 航空 航天推进系统 微扑翼飞行器 曲柄摇杆机构 多目标优化 模式搜索法 运动对称性

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微扑翼飞行器驱动机构的设计与动态特性研究 被引量：4

2

作者 侯宇 方宗德 +2 位作者 刘岚 傅卫平 吴立言 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期499-505,共7页

微扑翼飞行器是一种新概念的飞行器,在应用技术上它超出了传统的飞机设计和气动力的研究范畴,同时开创了微机电系统技术(MEMS)在航空领域的应用。微扑翼驱动机构的设计、制作及其动态特性研究是飞行器设计中的关键环节。本文的研究对象... 微扑翼飞行器是一种新概念的飞行器,在应用技术上它超出了传统的飞机设计和气动力的研究范畴,同时开创了微机电系统技术(MEMS)在航空领域的应用。微扑翼驱动机构的设计、制作及其动态特性研究是飞行器设计中的关键环节。本文的研究对象是一个静电驱动的胸腔式微扑翼机构,由于这种结构存在着强烈的静电和机械两个物理场的非线性耦合,因此系统的动态特性是非常复杂的。本文从理论上分析了系统奇点的存在与稳定性;在相空间中分析了无阻尼及有阻尼系统的非线性动态特性;研究了初始条件和阻尼对临界拉入电压的影响;最后分析了在不同激励电压信号下系统的响应。所得研究结论对微扑翼驱动机构的设计、制作和应用提供了一定的理论依据。 展开更多

关键词 航空、航天推进系统 微扑翼飞行器 微驱动机构 机电耦合 非线性动态特性

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基于MEMS技术的微扑翼飞行器研究 被引量：7

3

作者 侯宇 方宗德 +1 位作者 刘岚 吴立言 《航空制造技术》 北大核心 2003年第9期38-42,63,共6页

简要介绍了微型扑翼飞行器的概念、特点及其应用 ,概述了微扑翼飞行器的国内外研究现状及未来发展趋势。在此基础上 ,重点讨论了基于微机电系统 (MEMS)技术的微型扑翼飞行器的系统结构和单元划分 。

关键词 微机电系统 结构 现状 微型扑翼飞行器 MEMS

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微扑翼飞行器控制系统相关技术研究进展 被引量：10

4

作者 袁昌盛 李永泽 谭健 《计算机测量与控制》 CSCD 北大核心 2011年第7期1527-1529,1537,共4页

微型扑翼飞行器(FMAV)由于微型化和采用扑翼飞行方式的特征,许多传统理论和设计方法不再完全适用,相关理论和技术仍在不断地发展中,所以对国内外相关理论和技术的发展现状进行及时跟踪和研究,具有非常重要的参考意义;通过调查研究,介绍... 微型扑翼飞行器(FMAV)由于微型化和采用扑翼飞行方式的特征,许多传统理论和设计方法不再完全适用,相关理论和技术仍在不断地发展中,所以对国内外相关理论和技术的发展现状进行及时跟踪和研究,具有非常重要的参考意义;通过调查研究,介绍了与微型扑翼飞行器控制系统有关的低雷诺数非定常空气动力学、控制系统数学模型、控制方案和控制方法等的研究进展,总结出了微型扑翼对飞行器控制系统的设计要求,控制系统的特点和需要解决的关键问题,并展望了未来发展趋势。 展开更多

关键词 微型扑翼飞行器 飞行控制 气动模型 动力学模型 控制方案

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电磁振动式微扑翼机构设计和动力学研究 被引量：4

5

作者 张西金 方宗德 +1 位作者 张明伟 苏进展 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期575-580,共6页

设计了一种电磁振动式微扑翼机构,并建立了其非线性动力学模型.研究了不同电磁力激励下系统动态响应,获得了系统固有频率,并得出了方波和正弦半波电磁力驱动能够产生较大扑动幅度的结论.最后,研究了电磁振动式微扑翼机构机—磁耦合非线... 设计了一种电磁振动式微扑翼机构,并建立了其非线性动力学模型.研究了不同电磁力激励下系统动态响应,获得了系统固有频率,并得出了方波和正弦半波电磁力驱动能够产生较大扑动幅度的结论.最后,研究了电磁振动式微扑翼机构机—磁耦合非线性系统动力学特性.研究结果表明,电磁振动式微扑翼机构适合采用正弦半波电压激励,而且通过改进结构,能够提高扑动的对称性和稳定性. 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 电磁振动式 动力学特性 机-磁耦合

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微扑翼飞行器总体设计及实验 被引量：5

6

作者 苏进展 方宗德 刘岚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期656-661,共6页

提出了适合工程实际的微扑翼飞行器的设计方法。利用几何相似原理,拟合了以翼展为基本参数的仿生公式,并确定了飞行参数、结构参数和动力参数。根据初步的仿生设计结果,进行传动结构、翅翼尾翼等总体结构设计,并按照运动学分析、气动力... 提出了适合工程实际的微扑翼飞行器的设计方法。利用几何相似原理,拟合了以翼展为基本参数的仿生公式,并确定了飞行参数、结构参数和动力参数。根据初步的仿生设计结果,进行传动结构、翅翼尾翼等总体结构设计,并按照运动学分析、气动力分析、动力学分析相结合的动态分析方法研究了扑翼样机理论上产生的升力。与风洞实验结果比较表明,平均升力误差为0.61 g,基本满足设计要求,为微扑翼飞行器的研制提供了理论和实验依据。 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 总体设计 动态分析 风洞实验

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微扑翼飞行器的仿生结构研究 被引量：9

7

作者 张明伟 方宗德 周凯 《机床与液压》 北大核心 2007年第6期1-3,10,共4页

基于仿生学的微扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器,应用前景广泛。通过对鸟类生物学构造和飞行机理的分析,进行机翼和驱动机构的仿生学设计,提出了一种高效节能的驱动机构,并制作了翼展300mm微扑翼飞行器样机。试飞结果表明,... 基于仿生学的微扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器,应用前景广泛。通过对鸟类生物学构造和飞行机理的分析,进行机翼和驱动机构的仿生学设计,提出了一种高效节能的驱动机构,并制作了翼展300mm微扑翼飞行器样机。试飞结果表明,该飞行器可进行姿态良好的飞行,可持续飞行10～20s,其结构具有一定的实用价值及应用前景,为微扑翼飞行器的进一步微型化打下基础。 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 仿生学 驱动机构

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微型扑翼飞行器机翼纵向力矩特性风洞试验研究 被引量：2

8

作者 熊超 宋笔锋 +2 位作者 袁昌盛 邵立民 张亚锋 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期733-736,共4页

为了对微型扑翼飞行器机翼的纵向力矩特性进行研究,利用微型飞行器专用风洞对微型扑翼飞行器机翼进行了一系列吹风试验。试验中研究了迎角、扑动频率、风速对机翼的纵向力矩特性的影响。通过试验得到了关于微型扑翼飞行器机翼纵向力矩... 为了对微型扑翼飞行器机翼的纵向力矩特性进行研究,利用微型飞行器专用风洞对微型扑翼飞行器机翼进行了一系列吹风试验。试验中研究了迎角、扑动频率、风速对机翼的纵向力矩特性的影响。通过试验得到了关于微型扑翼飞行器机翼纵向力矩特性的基本规律,为进一步研究微型扑翼飞行器的稳定性和操纵性打下了基础,同时也为微型扑翼飞行器的总体设计提供参考。 展开更多

关键词 微型扑翼飞行器 机翼 纵向力矩特性 风洞试验

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仿生扑翼飞行器翅翼扭转机构设计 被引量：5

9

作者 王琨琦 陈世杰 刘颖 《西安工业大学学报》 CAS 2015年第2期125-129,共5页

为了解决仿生扑翼飞行器翅翼的扭转机构难于实现悬停和后退动作等问题,建立了扑翼飞行器的空气动力学模型,采用曲柄摇杆机构和滑槽结构分别设计了机翼尾部可滑动调节拉杆机构和翅翼前端的转杆机构,得到了一种可实现悬停与后退复合运动... 为了解决仿生扑翼飞行器翅翼的扭转机构难于实现悬停和后退动作等问题,建立了扑翼飞行器的空气动力学模型,采用曲柄摇杆机构和滑槽结构分别设计了机翼尾部可滑动调节拉杆机构和翅翼前端的转杆机构,得到了一种可实现悬停与后退复合运动的翅翼扭转机构.仿真结果表明：当扭转机构各杆件长度为5mm、12mm、86mm和90mm时,扭转机构摇杆角度调节范围为120°～200°,翅翼攻角变动范围为5°,线性度为8.36%;调节扭转机构摇杆角度实现翅翼扭转. 展开更多

关键词 扑翼飞行器 翅翼扭转机构 空气动力学模型 翅翼攻角

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微型扑翼飞行器控制系统的研究现状 被引量：5

10

作者 符冰 方宗德 侯宇 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2005年第2期15-18,22,共5页

微型扑翼飞行器作为一种新概念飞行器有着广泛的应用前景和市场需求。简要介绍了微型扑翼飞行器的概念、特点和应用,以及优势控制系统设计的技术难点;重点从控制理论与算法、控制元器件的设计、控制系统实现等三个方面概述了国内外微型... 微型扑翼飞行器作为一种新概念飞行器有着广泛的应用前景和市场需求。简要介绍了微型扑翼飞行器的概念、特点和应用,以及优势控制系统设计的技术难点;重点从控制理论与算法、控制元器件的设计、控制系统实现等三个方面概述了国内外微型扑翼飞行器控制技术的最新研究成果和发展趋势。在此基础上,总结出微型扑翼飞行器控制系统研究需要解决的关键技术和今后研究的重点。 展开更多

关键词 微型扑翼飞行器 控制系统 MEMS技术

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微型扑翼飞行器空气动力学研究进展 被引量：7

11

作者 李峰 叶正寅 白存儒 《华东交通大学学报》 2007年第1期57-59,84,共4页

微型扑翼飞行器(FMAV)作为一种新概念的航空器,有着广泛的功能和用途,已经受到了各国的高度重视.综述了国内外对微型扑翼飞行器的低雷诺数空气动力学问题的研究现状及未来的发展趋势,讨论了目前研究中需要解决的一些关键技术.在此基础上... 微型扑翼飞行器(FMAV)作为一种新概念的航空器,有着广泛的功能和用途,已经受到了各国的高度重视.综述了国内外对微型扑翼飞行器的低雷诺数空气动力学问题的研究现状及未来的发展趋势,讨论了目前研究中需要解决的一些关键技术.在此基础上,总结出今后研究的重点,并为微型扑翼飞行器的设计提供了参考依据. 展开更多

关键词 微型扑翼飞行器 气动特性 低雷诺数 非定常流动

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微型仿鸟扑翼飞机设计与仿真系统开发 被引量：2

12

作者 张明伟 方宗德 周凯 《计算机仿真》 CSCD 2007年第5期30-33,共4页

基于仿生学的微扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器。鉴于扑翼飞行理论及实践本身的困难,为了减少设计制造中的风险,开发了微型仿鸟扑翼飞机设计与仿真系统。采用V isual C++和MATLAB进行仿生学设计模块、驱动机构和气动力计... 基于仿生学的微扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器。鉴于扑翼飞行理论及实践本身的困难,为了减少设计制造中的风险,开发了微型仿鸟扑翼飞机设计与仿真系统。采用V isual C++和MATLAB进行仿生学设计模块、驱动机构和气动力计算模块的开发,由此进行扑翼飞机结构及动力学设计,生成初步样机。结合OpenGL技术,建立微型扑翼飞机的三维可视化结构模型,进行扑翼飞机的运动和虚拟飞行仿真。进行扑翼飞机的开发实例分析,结果与实际制作的扑翼飞机各项特征吻合。该系统有很高的实用价值,可以有效地辅助进行微型仿鸟扑翼飞机的研制工作。 展开更多

关键词 扑翼飞机 三维可视化 设计与仿真

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微型仿昆扑翼飞行器解耦操控机制 被引量：1

13

作者 胡明朗 魏瑞轩 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期569-574,580,共7页

提出一种解耦操控机制,用于解决微型仿昆扑翼飞行器飞行控制中的欠驱动问题.首先通过理论分析和仿真试验分析了翅膀的振翅运动参数对气动力旋量的控制作用;然后在对昆虫飞行所采用的生物学振翅运动进行模拟的基础上,通过调整翅膀的振翅... 提出一种解耦操控机制,用于解决微型仿昆扑翼飞行器飞行控制中的欠驱动问题.首先通过理论分析和仿真试验分析了翅膀的振翅运动参数对气动力旋量的控制作用;然后在对昆虫飞行所采用的生物学振翅运动进行模拟的基础上,通过调整翅膀的振翅运动参数,设计了一个能对气动力和气动力矩实现独立控制的解耦操控机制.此操控机制采用周期函数将控制输入量参数化,从而在仿昆扑翼布局的动力学模型中引入更多数目的独立控制量.通过将原动力学系统转化为完全能控系统,解决了仿昆扑翼布局的欠驱动控制问题.同时,此操控机制仅仅要求转动角可控,有效地降低了仿昆扑翼飞行器的设计难度. 展开更多

关键词 微型飞行器 仿昆扑翼飞行器 振翅运动参数 欠驱动系统

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微型扑翼飞行器虚拟设计与飞行仿真系统开发

14

作者 侯宇 孔建益 李公法 《武汉科技大学学报》 CAS 2008年第1期99-103,共5页

介绍微型扑翼飞行器虚拟设计与仿真系统的总体结构和各功能模块的实现。根据拟合的仿生公式进行微扑翼飞行器的仿生学初步设计,进而建立了飞行器的三维结构模型,并根据飞行器的结构与扑翼运动规律进行了运动仿真。由飞行器的几种典型任... 介绍微型扑翼飞行器虚拟设计与仿真系统的总体结构和各功能模块的实现。根据拟合的仿生公式进行微扑翼飞行器的仿生学初步设计,进而建立了飞行器的三维结构模型,并根据飞行器的结构与扑翼运动规律进行了运动仿真。由飞行器的几种典型任务确定飞行模式,在建立飞行器动力学模型的基础上进行飞行姿态控制。采用随机分形技术生成具有真实感的地形,由此讨论了飞行器虚拟飞行过程中的静态与动态模拟方法。 展开更多

关键词 微型扑翼飞行器 虚拟设计 飞行仿真 可视化技术

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微扑翼飞行器位置控制研究

15

作者 沈云波 苏进展 +1 位作者 方宗德 张西金 《西安工业大学学报》 CAS 2008年第5期426-429,共4页

研究了微扑翼飞行器位置控制系统设计.在完成气动力计算模型和运动参数(拍动平面夹角、拍动频率、拍动幅值、旋转幅值)对气动力影响基础上,建立了微扑翼飞行器纵向动力学模型,采用了切换控制策略,选择拍动平面夹角和拍动幅值作为控制参... 研究了微扑翼飞行器位置控制系统设计.在完成气动力计算模型和运动参数(拍动平面夹角、拍动频率、拍动幅值、旋转幅值)对气动力影响基础上,建立了微扑翼飞行器纵向动力学模型,采用了切换控制策略,选择拍动平面夹角和拍动幅值作为控制参数,利用位置误差和速度误差线性组合作为反馈信号,计算平均力,确定切换参数,完成控制规律设计.对爬升和水平飞行的控制进行了仿真实验.仿真结果表明,在切换控制策略下,Y方向上经过0.13 s后进入平飞阶段,Z方向上经过5 s后进入平飞阶段,在一定的误差范围内,所设计的控制规律可以实现位置控制. 展开更多

关键词 微扑翼飞行器 气动力 切换控制 位置控制

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基于PZT微扑翼驱动机构的动态特性研究

16

作者 苏进展 方宗德 刘岚 《制造业自动化》 北大核心 2007年第11期4-6,27,共4页

建立两自由度PZT微扑翼驱动机构模型和动力学模型,结合主动控制构造一个负库仑摩擦型自激励振动系统,并研究其在不同参数下系统的响应,同时构造出交叉反馈控制以获得第一阶模态的响应,并和基于范德波尔自激励系统比较,研究表明正交反馈... 建立两自由度PZT微扑翼驱动机构模型和动力学模型,结合主动控制构造一个负库仑摩擦型自激励振动系统,并研究其在不同参数下系统的响应,同时构造出交叉反馈控制以获得第一阶模态的响应,并和基于范德波尔自激励系统比较,研究表明正交反馈负库仑摩擦型自激励系统更具有优越性,为微扑翼驱动机构设计提供新思路。 展开更多

关键词 微扑翼 自激振动 正交反馈 NCF

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微型扑翼飞行器扑动机构相关研究进展

17

作者 李洋 宋笔锋 +1 位作者 王利光 杨文青 《航空计算技术》 2013年第3期1-4,8,共5页

微型扑翼飞行器(FMAV)具有独特的外形和飞行优势,具有重要的军事和民用价值。扑动机构是微型扑翼飞行器实现能量转换和机翼仿生运动的核心部件,是扑翼飞行器研究中极其重要的一环。阐述了扑动机构仿生规律实现、设计方法的最新进展,同... 微型扑翼飞行器(FMAV)具有独特的外形和飞行优势,具有重要的军事和民用价值。扑动机构是微型扑翼飞行器实现能量转换和机翼仿生运动的核心部件,是扑翼飞行器研究中极其重要的一环。阐述了扑动机构仿生规律实现、设计方法的最新进展,同时就设计中的关键技术进行了评述,主要为:仿生扑动规律的实现;提高系统效率的机构匹配设计方法;扑动机构的发展趋势。 展开更多

关键词 微型扑翼飞行器 扑动机构 仿生扑动 多自由度机构

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基于双BP神经网络的扑翼飞行器气动参数辨识 被引量：12

18

作者 韩建福 杜昌平 +2 位作者 叶志贤 宋广华 郑耀 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第S02期299-302,共4页

针对扑翼飞行器面向控制建模时无法直接测量气动参数并精确建立气动模型的问题,传统BP网络辨识法依据扑翼飞行器试飞数据,使用BP网络计算当前气动参数,再结合扑翼飞行器动力学模型计算其飞行状态,与试飞数据比较后,将误差经扑翼飞行器... 针对扑翼飞行器面向控制建模时无法直接测量气动参数并精确建立气动模型的问题,传统BP网络辨识法依据扑翼飞行器试飞数据,使用BP网络计算当前气动参数,再结合扑翼飞行器动力学模型计算其飞行状态,与试飞数据比较后,将误差经扑翼飞行器动力学模型反向传播至BP网络来更新网络参数。实验表明传统方法计算精度较低,且动力学模型复杂度高,存在梯度消失问题,为此提出一种基于双BP神经网络的气动参数辨识方法。该方法首先采用一个BP网络对扑翼飞行器动力学模型进行逆向辨识,为后续气动参数辨识提供理想网络计算模型,再结合批量随机梯度下降法用另一BP网络将扑翼飞行器柔性等非线性因素综合到待辨识气动模型中,实现扑翼飞行器气动参数辨识。实验结果表明所提双BP神经网络法在辨识精度、模型复杂度和模型训练时间等方面均优于传统BP网络法。 展开更多

关键词 扑翼飞行器 神经网络 气动参数 系统辨识 梯度消失

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应用于微型扑翼飞行器的实时视觉系统设计 被引量：4

19

作者 王昕鹏 张卫平 +1 位作者 牟家旺 陈子豪 《半导体光电》 CAS 北大核心 2020年第1期114-117,122,共5页

提出并设计了一套应用于小尺寸、高频抖动的微型仿生扑翼飞行器的实时视觉系统,包括构成硬件基础的微型摄像头模块、5.8GHz传输模块和无线图传接收模块,以及构成软件模块的两种算法,其中一种是利用角点检测与LK光流法、基于卡尔曼低通... 提出并设计了一套应用于小尺寸、高频抖动的微型仿生扑翼飞行器的实时视觉系统,包括构成硬件基础的微型摄像头模块、5.8GHz传输模块和无线图传接收模块,以及构成软件模块的两种算法,其中一种是利用角点检测与LK光流法、基于卡尔曼低通混合滤波的实时电子稳像去抖算法,另一种是基于YOLOv3的人像识别算法。进行了微型仿生扑翼飞行器的飞行硬件搭载测试实验,实验结果表明,所提出的电子稳像算法可以去除x轴66.56%、y轴73.15%的抖动,人像识别算法可以达到96%以上的准确率,同时图传分辨率在720×480像素时,稳像去抖算法时延为6.33ms,人像识别算法时延为20.5ms,总时延满足实时要求,完成了实时去抖与人像识别系统的设计目标。 展开更多

关键词 微型扑翼飞行器 实时电子稳像 卡尔曼滤波 实时人像识别 YOLOv3

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