第1 章 緒論
1.1 引言
1.2 撲翼飛行機器人的發展歷史
1.3 應用前景

第2 章 基礎理論
2.1 引理
2.2 Hamilton 原理
2.3 柔性梁振動控製理論
2.4 自適應神經網路控製
2.5 穩定性分析方法

第3 章 仿生撲翼飛行機器人單柔性翼控製係統設計
3.1 單柔性翼建模與動力學分析
3.2 單柔性翼邊界控製器設計及穩定性分析
3.3 MATLAB 數值仿真
3.4 本章小結

第4 章 仿生撲翼飛行機器人雙柔性翼控製係統設計
4.1 雙柔性翼建模與動力學分析
4.2 雙柔性翼邊界控製器設計及穩定性分析
4.3 MATLAB 數值仿真
4.4 本章小結

第5 章 仿生撲翼飛行機器人剛柔混閤撲翼控製係統設計
5.1 剛柔混閤撲翼建模與動力學分析
5.2 剛柔混閤撲翼邊界控製器設計及穩定性分析
5.3 MATLAB 數值仿真
5.4 本章小結

第6 章 帶有輸齣約束的柔性翼的控製係統設計
6.1 帶有輸齣約束的柔性翼控製模型
6.2 穩定性分析
6.3 MATLAB 數值仿真
6.4 本章小結

第7 章 撲翼飛行機器人仿真平颱
7.1 ADAMS 與SIMULINK 的聯閤仿真
7.2 基於XFlow 的空氣動力學仿真
7.3 本章小結

第8 章 仿生撲翼飛行機器人的位姿自主控製
8.1 建模方法及動力學分析
8.2 控製器設計
8.3 MATLAB 數值仿真
8.4 本章小結

第9 章 仿生撲翼飛行機器人軟硬件設計及架構
9.1 硬件係統設計與構建
9.2 軟體係統設計與集成
9.3 本章小結

第10 章 飛行實驗
10.1 定高飛行
10.2 自主起飛
10.3 本章小結

參考文獻

 

序

　　仿生撲翼飛行機器人是一種模仿昆蟲或鳥類飛行的仿生機器人，具有效率高、質量輕、機動性強、能耗低等顯著優點，在國防軍事以及民用領域都具有廣闊的應用前景。

　　仿生撲翼飛行機器人是集閤瞭仿生學、空氣動力學、機械學、控製科學等多門前沿學科的一類先進飛行機器人。相較於固定翼和鏇翼飛行器，仿生撲翼飛行機器人具有較高的集成度，能夠有效地利用勢能，適於完成長時間、遠距離、無能源補充條件下的飛行任務。但是，仿生撲翼飛行機器人的柔性翼易受到空氣氣流的影響，産生不良的機械振動，因此，在仿生撲翼飛行機器人進行機械結構設計以及控製設計時，需要考慮其中存在的振動抑製等難題。同時，仿生撲翼飛行機器人要完成偵查、搜救等特殊任務，必須設計自主控製係統，實現任務規劃與航跡生成，能夠自主調節飛行姿態，具備自主飛行能力。撲翼飛行機器人的動力學模型非常複雜，其本身是一個非線性的剛柔耦閤分布參數係統，在輸入輸齣約束的情況下直接對這樣複雜的無窮維分布參數係統進行振動控製方法研究，無論是在柔性結構的振動控製問題上，還是在飛行機器人自主控製領域，都是一個巨大的挑戰。

　　本書以仿生撲翼飛行機器人係統建模與樣機設計為主線，第1 章介紹瞭仿生撲翼飛行機器人的研究現狀與應用情況；第2 章集中介紹瞭在進行仿生撲翼飛行機器人係統建模和穩定性分析時所用到的基礎理論；第3～ 5 章分彆針對單柔性翼係統、雙柔性翼係統和剛柔混閤撲翼係統進行建模分析，並對不同結構的仿生撲翼飛行機器人柔性翼進行動力學分析、邊界控製器設計以及係統穩定性證明；第6 章針對仿生撲翼飛行機器人係統中存在的輸齣約束問題進行研究，設計能夠解決輸齣約束限製的主動邊界控製器；第7 章透過ADAMS 設計和搭建3D 半實物仿真平颱，並聯閤SIMULINK 對邊界擾動情況下柔性梁PD 控製和邊界控製進行仿真模擬驗證，此外，還採用XFlow 軟體模擬仿生撲翼飛行機器人在不同運動狀態下的受力情況；第8 章設計神經網路控製算法來對仿生撲翼飛行機器人的位姿進行自主控製分析；第9 章詳細介紹一款舵機驅動仿生撲翼飛行機器人的機械結構設計以及硬件係統搭建；第10 章設計瞭仿生撲翼飛行機器人的飛行實驗。最後，對全書內容進行總結，並對仿生撲翼飛行機器人的研究方嚮做齣展望。本書的所有內容均由作者及其團隊的科研成果整理所得，是作者針對撲翼飛行機器人研究的階段性總結，希望能夠為仿生撲翼飛行機器人控製理論的發展與研究起到一定的推動作用。