「 机器人 」扑翼飞行器控制策略浅谈

1. 研究背景

        • 自然界中的蜂鸟以极高的机动能力著称，能够在短至0.2秒内完成如急转弯、快速加速、倒飞、躲避威胁等极限机动。这种表现对微型飞行器（Flapping Wing Micro Air Vehicles, FWMAVs）具有重要的仿生启示。

        • 目前的微型飞行器距离自然生物的飞行能力仍有相当差距。开发具备类似蜂鸟机动特性的扑翼机器人被认为是缩小这一差距的关键方向。

2. 控制挑战

2.1 欠驱动特性

        扑翼飞行器通常仅用两个电机来驱动左右机翼，却需实现六自由度（6-DOF）的姿态与位置控制。这种先天的驱动不足使控制系统极具挑战性。

2.2 系统不确定性

（1）建模不确定性

        • 动力学方程高度非线性，且气动力随时变动、难以预测。扑翼运动导致非定常气动力、反作用力矩与地面效应等，使系统在不同飞行阶段呈现不稳定特性。

        • 制造与装配环节中可能出现机翼的不对称性、材料磨损等缺陷，进一步加剧模型与实际的偏差。

（2）参数不确定性

        • 机械部件的疲劳、弹性衰减或碳纤维翼框的微变形会随时间产生不一致的升力