随着科学技术的发展,近年来微型扑翼飞行器的研究引起了人们的极大兴趣。相较于传统的飞行器,微型扑翼飞行器具有价格低、飞行效率高和飞行方式灵活多变的优点,在军用和民用领域都有广泛的应用前景。因此,世界各国都加大了对微型扑翼飞行器的飞行机理和控制等方面的研究力度。本文主要研究了微型扑翼飞行器的数学建模过程、风洞实验和气动力测量方法、飞行控制系统设计、扑翼飞行器原型机的设计、制造与试飞四个方面。(1)本文运用微型扑翼飞行器的运动学和动力学模型,来描述微型扑翼飞行器在空间中的运动和气动力及气动力矩与运动学参数之间的关系,建立了扑翼飞行器的刚体运动理论模型。(2)对微型扑翼飞行器进行了丰富的风洞实验,设计了一种测量扑动过程中气动力的测量装置和测量方法,并进行了一系列的风洞测量试验。通过在常压状态下测量得到总力,真空下状态下测量惯性力,两者相减来得到扑翼产生的气动了。(3)采用了两种方法来设计微型扑翼飞行器的飞控系统,分别为反步控制和迭代学习调节(Iterative Learning Tuning)优化的线性二次调节器(Linear Quadratic Regulator),讨论了两种飞控系统的收敛性和有效性。(4)根据扑翼飞行器建模,实验和控制方面研究的基础,本文介绍了两款微型扑翼飞行器的原型机的设计和制造。对其中的FW-01型微型扑翼飞行器原型机进行了丰富的风洞试验和测量,通过对实验结果的分析,加深了对扑翼飞行器飞行性能和控制方法的理解。然后,设计了 FW-02型微型扑翼飞行器的原型机,并对设计了 FW-02型扑翼飞行器原型机则进行了试飞工作,试飞取得了圆满成功。