仿蜻蜓空间扑翼机构设计与分析

为了设计仿蜻蜓扑翼飞行器,对现有曲柄摇杆机构进行改进,提出了一种基于单曲柄轴的仿蜻蜓双翅翼空间扑翼机构。采用理论分析和数值仿真相结合的方法,研究了该扑翼机构的运动学特性。采用ADAMS对设计的仿蜻蜓扑翼机构进行仿真分析,结果表明所设计的扑翼机构可有效实现两侧运动完全对称,并且机构运动流畅平稳,机构扑动幅值达到了仿蜻蜓扑翼飞行器设计要求,且满足前后翼扑动角相位相差90°。     

两段式仿生扑翼机构设计及仿真分析

为模仿海鸥飞行,设计一种两段式仿生扑翼机构。建立单曲柄双摇杆扑动机构的简化模型,分析满足两侧摇杆偏差角最小时各杆长的经验公式。利用SolidWorks和ADAMS软件建立扑翼飞行器的动力学模型,分析内外翼的运动参数和飞行器整体的位姿变化。结果表明:在相同杆长条件下,曲柄中存在夹角的机构在减少左右摇杆相位差角方面更具优势;两段式仿生扑翼机构可实现翅翼慢频率扑动和展向折弯。仿真结果验证了机构设计的合理性,为扑翼飞行器后续的研究提供参考。     

鸽形扑翼机构设计及翅翼周围流场分析北大核心

为研究扑翼飞行器运动机构扑动原理和翅翼周围流场变化规律,设计鸽形扑翼飞行器扑翼机构并分析翅翼周围流场。运用四杆机构图解法计算出符合扑翼运动要求的曲柄摇杆机构参数,并对相关参数进行优化。基于计算流体力学对扑翼飞行的流场进行数值模拟计算;利用Fluent软件分析得到翅翼周围流场速度云图、湍动能云图以及升力、推力特性曲线。结果表明:鸽形扑翼飞行会引起翅翼流场流动速度发生变化,进而导致空气流动状态由层流变为湍流,湍流动能为扑翼飞行提供气动力。     

多段式仿生扑翼飞行器动力学建模与气动特性分析

为了实现鸟类飞行过程中翅膀的折弯效果,以平面四杆机构为基础,设计一套能实现主动折弯并具有急回特性的扑动-折弯运动模型。采用ADAMS对其进行动力学仿真分析,结果显示该模型具有优良的动力学性能;采用ADAMS与XFlow联合仿真方法对其进行气动特性分析,结果显示该模型具有优良的气动特性;同时,得到翅膀的扑动速度对扑翼的气动特性起着至关重要作用的结论。     

仿生扑翼机构设计及仿真分析

提出一种新型仿生扑翼机构,用于模仿鹰翅翼的运动。通过UG实体建模和运动学仿真验证了该机构的可行性。通过ADAMS建立扑翼机构的虚拟样机,并进行了动力学仿真分析和优化设计,得到满足设计目标的最佳扑翼机构,分析结果为扑翼机构的实物快速制作及扑翼飞行器的研制提供参考。     

仿鸟扑翼飞行器的气动性能分析

为研究仿鸟飞行器的气动性能,设计了一款新型仿鸟扑翼飞行器,利用Fluent中线弹性实体光顺法来分析周围气体对机翼的气动性能的影响。机翼上下扑动时,同时参与俯仰运动,内翼与外翼间也存在弯曲运动,周围流场的速度与压力都在变化,同时机翼的升、阻力系数随流场也在变化。仿真得到了机翼运动时,在一定流速、频率、定攻角范围内,升阻比、升力及阻力分别随流速、频率、攻角的变化规律。     

仿鸟微扑翼飞行器姿态控制模型研究

设计了仿鸟微扑翼飞行器气动结构布局,采用RBF神经网络辨识获得机翼气动升力和阻力模型,研究了尾翼气动力矩模型,在此基础上建立仿鸟微扑翼飞行器姿态控制模型,并通过仿真研究验证了姿态控制模型的正确性.     

两自由度扑翼飞行器气动性能研究

以所研制的两自由度扑翼飞行器为研究对象,将飞行器扑动角和扭转角变化曲线拟合后写入用户自定义功能(UDF)程序耦合到Fluent流体求解器中,分析扑翼运动时产生的平均升力系数、推力系数和能量系数,并将分析结果与单自由度扑翼飞行器进行对比。结果表明:两自由度扑翼的平均升力系数比单自由度扑翼提高了1.88倍,平均推力系数提高了1.75倍。同时,两自由度扑翼平均能量系数降低了27.5%,具有更好的举升效率和推进效率,说明所设计的两自由度扑翼飞行器能产生足够飞行的升力,比传统的单自由度扑翼飞行器具有更好的气动性能。     

微扑翼飞行器的仿生结构研究

基于仿生学的微扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器,应用前景广泛.通过对鸟类生物学构造和飞行机理的分析,进行机翼和驱动机构的仿生学设计,提出了一种高效节能的驱动机构,并制作了翼展300mm微扑翼飞行器样机.试飞结果表明,该飞行器可进行姿态良好的飞行,可持续飞行10～20s,其结构具有一定的实用价值及应用前景,为微扑翼飞行器的进一步微型化打下基础.     

基于FLUENT的仿生扑翼机翅翼气动力分析

在仿生扑翼机的设计当中,仿生翅翼的气动力具有十分重要的意义。但由于与微型仿生扑翼飞行相关的低雷诺数空气动力学研究还处于初级阶段,对仿生翅翼气动力研究还没有成熟的理论和可借鉴的经验,因此,应用计算流体动力学软件Fluent求解N-S方程,分析扑动规律和周围气流环境对仿生扑翼机气动性能的影响。研究结果表明在对称扑翼机构驱动下仿生翅翼可以产生较大升力,升力和阻力随扑动频率和来流速度的增加而增加,但阻力增加幅度相对较小,这为仿生扑翼机的研制提供理论依据。     

考虑褶皱和三明治结构的蜻蜓翼自然频率及振型分析

为探究蜻蜓翼的优异结构进而对扑翼飞行器的设计提供技术借鉴，因此利用有限元法对蜻蜓翼二维模型、考虑褶皱和翅脉三明治结构的三维模型的自然频率及振型进行了分析。模态分析结果表明:褶皱结构可以显著提高蜻蜓翼的自然频率，翅脉的三明治结构会略微降低蜻蜓翼的抗弯、抗扭性能，考虑褶皱和三明治结构的蜻蜓翼一阶自然频率远大于蜻蜓的振翅频率，从而保证蜻蜓飞行不会发生共振现象。进一步分析了蜻蜓翼褶皱简化模型前三阶自然频率随起皱高度以及翅脉中蛋白质比例的变化曲线图，表明在一定范围内随起皱高度增大，模型各阶自然频率显著增加，但达到特定起皱高度后反而不利于模型的抗振性能。随着蛋白质层占比的增加，模型各阶频率呈递减的趋势，并以频率的下降快慢得到了蛋白质含量较佳的比例。本研究有助于解释蜻蜓翼的完美结构表现，并为扑翼设计提供借鉴。     

废塑料薄膜分层振动分选机制和仿真优化研究

废塑料回收利用对于碳达峰和碳中和有积极的推进作用,振动分选技术是废塑料高精度分选关键技术。根据不同种类废塑料薄膜特性,分析振动分选机制,确定了合适的振动分选机构,提出分层振动分选技术,建立废塑料薄膜在振动分选机上的ADAMS仿真优化模型,优化振动床的运动参数和结构参数,使振动分选机构长度减少11%以上,宽度减少50%,节省了分选系统的制造成本。通过ANSYS模态分析验证了该分层振动分选样机的稳定性。对样机零部件进行了轻量化设计,减轻设计质量20%以上。构建了结构样机模型,为实际样机设计制造奠定了基础。     

球型机器人自平衡运动控制算法设计与研究

球型机器人具有结构简单、适应性好等优点。为了提高球型机器人运动稳定性,提出利用LQR并结合PID对球型机器人的自平衡运动进行控制。利用SolidWorks建立球型机器人的三维模型并搭建相应的物理样机;利用雅可比矩阵及等效一级倒立摆模型求出机器人的运动学和动力学模型;建立PID运动位置控制算法和LQR运动倾角控制算法,设计相应的PID和LQR运动控制器;利用MATLAB/SIMULINK对所建立的PID及LQR控制器进行仿真并分析;利用所建的物理样机进行实验验证。结果表明:利用PID结合LQR所设计的运动控制器及其控制算法是准确的,有效地提高了机器人自平衡运动的控制精度及稳定性。     

基于协同模糊控制的四轮驱动AGV稳定性研究

为提升四轮驱动AGV运行稳定性,通过建立其运动学模型,获得小车位姿、运动形式与各驱动轮速度的内在关系;提出小车协同运动控制技术,运用ADAMS软件对小车进行运动仿真并分析,验证了该控制技术的合理性;通过分析小车纠偏公式,提出模糊纠偏控制技术,建立小车协同模糊控制联合仿真模型,验证了协同模糊控制技术的合理性;搭建实验样机进行现场测试,结果表明:采用协同模糊控制技术可以使小车轨迹偏差稳定在±10 mm以内,单摆摆角范围在±5°以内,且均优于独立PID控制技术。