基于压电双晶片材料的微型仿生扑翼机能效提升研究

项目名称： 基于压电双晶片材料的微型仿生扑翼机能效提升研究

项目编号： No.61403160

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 陈晨

作者单位： 吉林大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 在环境监测、地质勘查、人员营救、以及农业生产等领域，扑翼式仿生无人机为重要载体。微电子机械系统（MEMS）技术的引用很大程度上促进着仿生扑翼机朝着微型化方向发展。本项目突破国际上采用微型马达驱动翅膀往复煽动的传统思想，创新性地引入亚厘米级高能效压电双晶片 “人造肌肉”，将高转换效率能量转换器输出驱动电压转换为谐振机械形变，通过多自由度传动式高能效机械结构进行行程放大，驱动机翼产生足够的升力，来研究微型仿生扑翼机能效提升问题。主要研究低雷诺系数下微型扑翼机非定常气动模型及其气动效率提升问题；“三明治”结构的压电双晶片材料驱动性能参数及控制策略寻优问题；裸晶ASIC工艺“混合型PWM/PFM”的能量转换拓扑结构、控制方案以及性能指标优化问题；从压电双晶片谐振机械运动到机翼多自由度旋转运动的传动式高能效机械结构耦合问题；最终微型仿生扑翼机能的效提升到53%，并且能够在军、民领域中得到广泛应用。

中文关键词： 微型扑翼无人机；压电双晶片材料；能量转换电路；高能效传动机；能效提升

英文摘要： The bionic flapping-wing unmanned aerial vehicles (BFW-UAVs) are served as critical carrier in the fields of environmental monitoring, geological exploration, personnel rescue, as well as agricultural production. Micro electromechanical systems (MEMS) tec

英文关键词： Miniature Flapping Drone；Piezoelectric Bimorph Materials；Energy Conversion Circuit；High Energy Efficiency Transmission Motivation；Energy Efficiency Promotion