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陈文元 、 张卫平 著 / 上海交通大学出版社 / 2010-08 / 精装
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微型扑翼式仿生飞行器
微型飞行器(MicroAerialVehicle,MAV)具有携带方便、操作简单、制造成本低、隐蔽性好、机动灵活等特点,因此无论在军事领域还是在民用领域,都有十分诱人的应用前景。本书从仿生的角度来研究MAV的飞行机理与样机制作;通过文献中对自然界中昆虫翅膀运动的观察与测量,获取了昆虫翅膀的运动方程;采用UG建模技术,建立昆虫的几何模型;采用网格划分方法,获取昆虫在流场运动时的三维网格;运用CFD(计算流体力学)方法模拟翅膀运动时周围的流场,获取昆虫运动时的升阻力特性,进而来研究昆虫的飞行机理;在此基础上,通过现有可用的材料加工制作仿生MAV。
本书可作为从事MAV研究及其应用的科技人员和高等学校有关专业教师的参考书,也可作为相关专业研究生、本科高年级学生和工程技术人员的科研参考资料。
第1章绪论1.1微飞行器研究启动计划1.2国内外研究现状1.3微飞行器的飞行方式1.3.1固定翼飞行方式1.3.2旋翼飞行方式1.3.3扑翼飞行方式1.3.4三种飞行方式的特点1.3.5微飞行器飞行方式的选择1.4MAV研究的关键问题1.4.1微飞行器在低雷诺数下的空气动力学问题1.4.2微型动力装置技术1.4.3机载元器件的MEMS化技术1.4.4光电传感技术1.4.5微飞行器的飞行控制和数据传输1.4.6MDO方法的进一步研究1.5微飞行器应用前景1.6微飞行器的现实意义1.7本章小结第2章低雷诺数下昆虫的飞行机理2.1昆虫飞行机理研究2.2坐标系定义及翅膀的运动方程2.2.1惯性坐标系Oxgygzg2.2.2昆虫体坐标系Oxyz2.2.3翅膀平面坐标系Ox’y’z’2.3昆虫悬飞时的边界条件2.4计算网格的生成2.5求解方法2.6计算结果的分析与讨论2.6.1昆虫悬飞时周围的流场2.6.2昆虫悬飞时的非稳态涡和轴向流2.6.3昆虫悬飞时产生的升阻力本章小结第3章仿生飞行的数学建模与仿真3.1MAV的建模方法3.1.1物理结构建模法3.1.2神经网络建模法3.1.3系统辨识建模法3.2昆虫飞行的运动学建模3.2.1昆虫飞行时的坐标系表示3.2.2翅膀相对于昆虫体的运动方程3.2.3扑翼昆虫的姿态运动方程3.3昆虫的空气动力学模型3.3.1昆虫翅膀的空气动力及力矩3.3.2昆虫体的空气动力及力矩3.3.3昆虫飞行时质心的动力学方程3.3.4昆虫运动的姿态动力学方程3.4仿生飞行的模型仿真3.4.1仿真模型的结构设计3.4.2仿真模型的控制器设计3.4.3仿真结果分析3.5本章小结第4章仿生微飞行器的设计4.1仿生微飞行器的驱动形式4.1.1压电驱动的扑动机构4.1.2电磁驱动的扑动机构4.1.3形状记忆合金(SMA)驱动的扑动机构4.1.4人造肌肉驱动的扑动机构4.1.5微马达驱动的扑动机构4.2扑翼微飞行器扑翼机构原理及设计4.2.1现有扑翼微飞行器中的扑翼机构4.2.2曲柄摇杆机构原理4.2.3平面四杆机构的位置分析4.2.4扑翼机构原理4.2.5减速齿轮设计4.2.6扑翼机构的三维建模4.3扑翼机构的仿真与优化4.3.1扑翼机构的UG建模4.3.2仿真模型的建立4.3.3仿真结果及分析4.4本章小结第5章扑翼微飞行器的翅膀研究5.1研究思路及方法5.2平面刚性翅脉的仿真研究5.2.1翅脉形貌变化对扑翼机构性能的影响5.2.2翅脉材料属性变化对扑翼机构性能的影响5.2.3翅脉初始安装角变化对扑翼机构性能的影响5.2.4仿真结果的分析和讨论5.3平面翅脉的实验验证5.4本章小结第6章仿生微飞行器的航迹规划6.1仿生MAV的分层控制机理6.2仿生MAV任务规划与控制6.3路径规划常用算法6.3.1全局路径规划6.3.2局部路径规划6.4未知环境中MAV的航迹规划6.4.1航迹规划问题描述6.4.2静态未知环境中的航迹规划及仿真6.4.3动态未知环境中的航迹规划及仿真6.5本章小结第7章扑翼MAV的风洞实验7.1原理样机7.2风洞实验7.2.1现有典型风洞测试方法7.2.2风洞实验PIV系统7.2.3风洞实验设备及装置7.3风洞扑动频率测试实验结果与分析7.4PIV风洞实验结果与分析7.4.1延迟拍摄方式7.4.2外部触发拍摄方式7.5不同特征参数对升阻力的影响7.5.1扑翼攻角对升阻力系数的影响7.5.2扑翼的振幅对升阻力系数的影响7.5.3频率对升阻力系数的影响7.5.4飞行速度对升阻力系数的影响7.5.5扑翼不同起始位置对升阻力系数的影响7.6本章小结第8章总结与展望8.1研究内容8.1.1理论建模8.1.2物理模型8.1.3仿生MAV试验8.2创新点8.3建议与展望参考文献
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开播时间:09月02日 10:30