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第1章 绪论 1

1.1MAV的研究背景及现状 1

1.1.1国外MAV的研究现状 2

1.1.2国内MAV的研究现状 6

1.2MAV扑翼飞行的仿生学探索 8

1.3MAV研究的关键技术 10

1.3.1扑翼飞行的非定常空气动力学机理 10

1.3.2MAV柔性翼结构设计 11

1.3.3MAV控制策略及导航系统 11

1.3.4MAV数据通信系统 12

1.3.5MAV机体结构及机载设备微型化 12

1.3.6MAV风洞试验方法 13

1.4MAV飞行运动控制 13

1.4.1MAV位置导航控制 14

1.4.2MAV飞行姿态控制 14

1.5本书主要研究内容 20

1.6小结 22

参考文献 22

第2章 昆虫的振翅飞行机理 31

2.1昆虫的翅膀结构及升力产生机制 32

2.1.1昆虫的翅膀结构 32

2.1.2昆虫的升力产生机制 34

2.2昆虫飞行的运动学 36

2.3昆虫飞行的空气动力学 38

2.3.1Weis-Fogh机制 39

2.3.2延迟脱落机制 40

2.3.3翻转效应机制 40

2.3.4尾迹捕获机制 44

2.4振翅飞行气动特性的研究方法 45

2.4.1面元法 45

2.4.2涡格法 45

2.4.3数值模拟法 45

2.5昆虫振翅飞行的数理分析 46

2.5.1昆虫翅膀运动的数学描述 46

2.5.2昆虫振翅飞行时的周围流场 47

2.5.3昆虫前向飞行的功耗问题 48

2.6小结 49

参考文献 49

第3章 MAV飞行的动力学模型 53

3.1MAV动力学建模概述 53

3.2坐标系的描述 55

3.2.1坐标系的定义 55

3.2.2坐标系之间的转换关系 57

3.3MAV机体动力学 62

3.3.1机身动力 62

3.3.2机翼气动力 64

3.3.3机身动力矩 66

3.3.4机翼气动力矩 66

3.4MAV动力学方程 68

3.4.1机体质心运动的动力学方程 68

3.4.2机体质心运动的运动学方程 69

3.4.3机体绕质心转动的动力学方程 70

3.4.4机体绕质心转动的运动学方程 71

3.4.5机翼运动方程 72

3.4.6整机动力学模型 72

3.4.7性能指标与设计参数 74

3.5MAV姿态控制系统的数学描述 75

3.6MAV飞行运动控制仿真 79

3.6.1MAV纵向飞行控制仿真 79

3.6.2MAV姿态控制仿真 80

3.7小结 82

参考文献 82

第4章 MAV飞行姿态的积分反馈补偿控制 85

4.1非线性系统积分反馈补偿控制 86

4.1.1问题的描述 86

4.1.2控制器设计及稳定性分析 87

4.2MIMO非线性系统积分反馈补偿控制 90

4.2.1问题的描述 90

4.2.2控制器设计及稳定性分析 91

4.2.3仿真实例 94

4.3MAV姿态控制 95

4.3.1控制器设计 95

4.3.2控制仿真 96

4.3.3仿真结果分析 99

4.4小结 99

参考文献 100

第5章 MAV飞行姿态的模型分解控制 102

5.1非线性系统模型分解控制 103

5.1.1问题的描述 103

5.1.2控制器设计及稳定性分析 104

5.2MIMO非线性系统模型分解控制 108

5.2.1问题的描述 108

5.2.2模型分解控制器设计 109

5.2.3递归CMAC观测器设计 110

5.2.4控制算法及稳定性分析 112

5.2.5仿真实例 115

5.3MAV姿态控制 116

5.3.1控制器设计 116

5.3.2控制仿真 118

5.3.3仿真结果分析 124

5.4小结 125

参考文献 125

第6章 MAV飞行姿态的滑模自适应控制 128

6.1非线性系统滑模自适应控制 128

6.1.1问题的描述 128

6.1.2控制器设计及稳定性分析 129

6.2MIMO非线性系统滑模自适应控制 131

6.2.1问题的描述 131

6.2.2滑模自适应控制器设计 132

6.2.3递归CMAC观测器设计 134

6.2.4控制算法及稳定性分析 135

6.2.5仿真实例 138

6.3MAV姿态控制 139

6.3.1控制器设计 139

6.3.2控制仿真 141

6.3.3仿真结果分析 147

6.4小结 148

参考文献 148

第7章 MAV飞行姿态的模糊神经网络控制 151

7.1非线性系统模糊自适应控制 152

7.1.1问题的描述 152

7.1.2模糊逻辑系统的设计 153

7.1.3控制器设计及稳定性分析 154

7.2MIMO非线性系统模糊神经网络控制 156

7.2.1问题的描述 156

7.2.2模糊自适应控制器设计 158

7.2.3递归CMAC观测器设计 159

7.2.4控制算法及稳定性分析 161

7.2.5仿真实例 163

7.3MAV姿态控制 164

7.3.1控制器设计 164

7.3.2控制仿真 167

7.3.3仿真结果分析 172

7.4小结 173

参考文献 173

第8章 总结与展望 176

8.1总结 176

8.2展望 177

参考文献 179