扑翼飞行机器人集仿生学、空气动力学分析、机械制造、能源动力设计、通信、控制等多领域技术于一身,在军事、民用等领域有广阔的发展前景。该类飞行机器人具有质量轻、推动效率高、高机动性和隐蔽性等优点,已成为多个国家和研究机构的焦点。扑翼机翅膀的设计和控制是保证系统稳定的关键,出于灵活性、可操作性和质量考虑,扑翼飞行机器人的机翼多采用柔性或者刚性和柔性结合材料进行研发,这就使得系统易受自身结构因素、外界干扰和非线性环节的影响,在实际飞行实验当中容易出现较大的非常规变形,这不仅严重影响系统的平稳性和控制效果,减少设备的使用周期,而且加大了控制器设计的难度。如何建立合理的系统模型,抑制系统中可能出现的非常规振动是扑翼机研究中亟待解决的问题。本文总体概括了国内外扑翼机的研究成果以及发展状况,并针对三种类型的扑翼机机翼进行建模并设计控制器抑制系统中输出状态量的非常规振动,主要内容如下:基于哈密顿原理,对未知边界扰动下带有死区输入的单柔性机翼、双柔性机翼和刚柔混合机翼三种扑翼机机翼系统进行动力学建模,得出由偏微分方程和常微分方程所表示的系统函数和边界条件。然后分别选取由能量项、交叉项和附加项组成的李雅普诺夫函数,反推各自的振动边界控制器,同时理论上证明控制律作用下的各自系统的稳定性,其中对刚柔混合机翼系统提出的边界控制器还包含了角度跟踪的功能。利用有限差分法求取系统近似解,在MATLAB平台中进行数值仿真。为了更加直观地表现控制律在边界扰动下抑制系统输出状态量形变的能力以及处理诸如死区等非线性输入特性的能力,我们把不含控制律系统状态、加入边界控制器后的系统状态和加入带死区输入的边界控制器后的系统状态三组仿真结果进行对比讨论,得出在边界扰动和死区输入的影响下,控制器的加入不仅能使各个系统的稳定性得到保障,还能快速地使各个系统的非常规形变得到抑制,刚柔混合机翼系统的角度跟踪的问题也得到有效地解决。最后通过与PD控制和迭代学习控制(ILC)方法对比,凸显了本文设计的控制器的优势。