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《西安工业大学》 2015年
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扑翼式飞行器的驱动机构研究

陈世杰  
【摘要】:仿生扑翼飞行器的机动灵活性很好,而且有很高的升阻比,所以在微型化和节能方面较固定翼和旋翼飞行器有很大的优势。目前对于仿生扑翼飞行器的驱动机构研究,多采用齿轮机构和四杆机构,可实现翼尖的“8”字型运动轨迹。结合尾翼的调节,飞行器还能完成前进、转弯和升降的动作。但是在进行无人搜救、事故现场勘察过程中,遇到特殊情况需要仔细观察时,就需要飞行器可以完成悬停和后退的动作。这也是本文的研究出发点,研究设计一种驱动机构可以实现飞行器的悬停和后退动作。通过研究仿生扑翼飞行器的各种驱动方式、传动机构和翅翼类别,确定了驱动机构的研究与设计基础;对鸟类和昆虫的飞行特征及机理进行研究,并根据仿生学公式计算出了飞行器翼展、翼面面积、振翅频率等结构参数;根据振翅频率选择电机型号、对传动系统进行设计;在CFD环境下建立了扑翼飞行器翅翼模型,对翅翼进行空气动力学仿真分析。在翅翼扭转结构的设计过程中,对飞行器的“8”字型运动机构进行详细的研究与分析,结合运动机构所存在的不足,并且提出了单独实现翅翼扭转运动的传动机构。采用曲柄摇杆机构设计了一种机翼尾部可滑动调节的拉杆机构;采用滑槽结构设计了一种翅翼前端可转动的转杆机构;采用解析法对扭转机构做了位置分析:并使用Pro/E对扭转机构进行仿真验证实验;使用MATLAB对扭转机构进行优化设计;最后对传统仿生扑翼飞行器的控制系统进行分析,从人工控制和自主控制两个方面对飞行器的飞行策略和运动控制进行研究,给出了飞行器飞行控制系统结构框图,通过对扭转舵机的调节可以实现翅翼的扭转、改变攻角,实现飞行器的悬停及后退动作。
【学位授予单位】:西安工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:V276

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【参考文献】
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