蜜蜂悬停飞行控制的仿生力学研究

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蜜蜂悬停飞行控制的仿生力学研究

吴江浩，王济康，孙茂

北京航空航天大学流体力学研究所

收稿日期:2006-04-03 修回日期:2007-05-17 出版日期:2007-07-10 发布日期:2007-07-10
通讯作者: 吴江浩

Study on Biomimatics of Honeybee in Hovering Flight Control

WU Jiang-hao,WANG Ji-kang,SUN Mao

Institute of Fluid Mechanics, Beijing University of Aeronautics and Astronautics

Received:2006-04-03 Revised:2007-05-17 Online:2007-07-10 Published:2007-07-10
Contact: WU Jianghao

摘要/Abstract

摘要：

研究蜜蜂悬停飞行的控制问题。用数值求解N-S方程的方法计算拍动翅体的控制导数；用特征模态分析方法分析控制特性。文中δu，δw，δq和δθ分别为水平方向速度，垂直方向速度，俯仰角速度和俯仰角度的扰动量；δΦ和δ分别为拍动幅度和拍动平均角增量;δα₁表示上、下拍迎角同时增加的增量；δα₂表示下拍迎角增加（或减小）而上拍迎角减小（或增加）的增量。获得以下结果：（1）悬停飞行时，改变Φ和α₁主要产生垂直力的变化；改变主要产生俯仰力矩的变化；改变α₂主要产生水平力及俯仰力矩的变化。（2）蜜蜂悬停飞行的纵向扰动运动由3个特征模态构成：不稳定振荡模态，快衰减模态和慢衰减模态；为实现稳定的悬停飞行，不稳定振荡模态和慢衰减模态需要控制。为控制不稳定振荡模态，以δ（或δα₂）反馈δu，δq和δθ这3个量的某种组合便可；为控制慢衰减模态，以δΦ（或δα1）反馈δw便可。这就是说，该昆虫只需用控制变量δΦ和δ(或δΦ和δα₂，δα₁和δ，δα₁和δα₂)，便可稳定地悬停（当然也可4个控制变量都用）。

关键词: 模态分析, N-S方程, 蜜蜂, 悬停

Abstract:

The stabilization control of the longitudinal motion of a hovering honeybee is studied using the method of computational fluid dynamics to compute the control derivatives and the modal decomposition method to analyze the control properties.

Key words: model , analysis, , N-S , equations , simulation, , honeybee, , hovering

中图分类号:

吴江浩;王济康;孙茂. 蜜蜂悬停飞行控制的仿生力学研究[J]. 航空学报, 2007, 28(4): 776-782.

WU Jiang-hao;WANG Ji-kang;SUN Mao. Study on Biomimatics of Honeybee in Hovering Flight Control[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2007, 28(4): 776-782.

E-mail：hkxb@buaa.edu.cn

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