栅格翼流体动力性能数值模拟

该篇文章用Fluent软件模拟了单门机翼的水动力性能,用有限体积法离散和解耦了NS方程。从中得出了法向力,轴向力和铰链力矩随舵偏角的变化规律为8°的规律。相关的专业人员从中观察得出计算结果与600 mm>600 mm腔体的实验结果吻合良好。     

仿生振动翼推进器模糊控制实验研究

在水洞中对月牙尾鳍状的振动翼进行了水动力学实验，并讨论了St 数、相对攻角、无量纲振幅、相位 差为涡流控制参数的振动翼仿生推进的涡流控制方法．在尾鳍推进器平台上进行自由航行实验，结果表明，通过模 糊控制方法主动控制振动翼的St 数以及其余涡流控制参数，可以有效地减小平台的功耗，获取更高的游动速度，平 台游动速度最高达1.87 m/s，同时振动翼尾鳍的St 数被控制在0.4 ～ 0.5     

空投UUV入水运动仿真

研究空投无人水下航行器(UUV)的入水运动过程仿真问题.针对空投UUV在入水过程中,通常都伴随有空泡,空泡与UUV的相互作用现象较为复杂的特性,根据动量定理和动量矩定理建立了UUV入水过程的运动数学模型,基于Mackey模型建立了UUV入水过程流体动力计算的数学模型,采用计算机仿真的方式对UUV入水过程进行了研究.结果表明,空投UUV入水过程的运动轨迹近视为斜向下的直线,速度越大空泡持续时间越长,可以解决空投UUV的高效入水.     

仿生扑翼飞行器的研究现状及关键技术

本文简要介绍了仿生扑翼飞行器的概念、特点及其应用,概述了仿生扑翼飞行器在国内外早期和当前的研究现状及未来的发展趋势。在此基础上,就目前研究中迫切需要解决的一些关键技术进行了讨论,并结合目前研究情况,对我国仿生扑翼飞行器的未来发展前景进行了展望。     

三铰扑翼建模及数值计算

为研究鸟类翅膀展向变形对扑翼气动特性的影响,基于对鸟类翅膀变形的观察,分别用动静法和拉格朗日方程建立三铰扑翼的数学模型,并利用数值计算研究该模型.结果表明：使用NACA0004作为截面的三铰扑翼在对称扑动时能够产生净升力;随着中翼弹性系数比的增大,周期平均升力因数增大,但周期平均阻力因数不存在单调性;三铰扑翼比双铰翼的周期平均升力因数明显小;随着外翼弹性系数比的增大,周期平均升力因数和周期平均阻力因数也不存在单调特性.     

UUV回收过程中的导引光源识别方法

水下无人航行器（UUV）由于具有自主性高、体积小、续航时间长等优点,成为海洋探索的有效工具,为保证UUV的作业任务,需对其进行可靠、有效的回收以供给能量,并获得数据。在此研究水下无人航行器近距离光学导引阶段的目标光源识别问题,提出基于正方形光源阵列的光源识别方法。首先从单目摄像机获得的水下图像中提取光源,基于Tsallis灰度熵对原始图像进行分割,得到目标光源的连通域;在目标光源没有缺失的情况下,基于刚体几何位置对其进行识别,当目标光源被遮挡时,提出了导引光源信息缺失情况下的基于动态标记点的光源识别方法,解决了光源被遮挡时无法识别的问题。     

仿鸟扑翼飞行器仿真研究

针对仿鸟扑翼飞行器的柔性翼动力学仿真需要,在非定常空气动力学原理下,用修正的准定常气动力计算模型估算出了扑翼的动力学模型,并建立了其相应的状态空间方程,进而分析研究了在Matlab语言和Simulink环境下,对其仿真系统设计得需求和要求。     

微扑翼飞行中的生物和仿生力传感器述评

随着昆虫飞行机理和仿生扑翼飞行研究的不断进展,理解昆虫的传感系统并研制适于微型扑翼飞行器的仿生传感器逐渐成为目前关注的焦点,而MEMS的快速发展使得研制新型的仿生微型传感器成为可能。简要介绍仿生扑翼飞行中传感系统研究现状,对昆虫飞行中采用的力传感器原理、分类进行了介绍;重点分析了几种典型的力传感器;归纳和总结了基于昆虫毛状传感器、钟状传感器和平衡棒仿生,采用各种MEMS技术研制的微型力传感器的生产工艺和应用特点;探索和展望了仿生力传感器的发展特点和今后的发展趋势。     

基于滑移网格海龟扑翼推进数值仿真研究

为了探讨海龟翼摆动时产生的流体推进力与摆动频率、幅度以及来流速度之间的关系,对海龟翼在不同工况下进行了数值仿真计算.针对海龟翼在粘性介质中运动,采用滑移网格技术,结合扑翼运动规律,建立扑翼推进数值计算模型,模拟海龟二维剖面翼以特定规律运动时的流体动力特性.通过数值仿真,得出扑翼推进力与摆动频率、摆动幅度以及来流速度之间的关系.经实践证明:翼静水中摆动平均推力随着摆动频率、幅度的增加而增大,且频率较大时随频率增大得更为明显,为下一步扑翼驱动机构设计打下基础,具有一定的实践指导意义.     

仿鸟扑翼飞行器姿态镇定研究

针对仿鸟扑翼飞行器的欠驱动特性,提出了一种简化其飞行控制问题并实现其局部渐近稳定的控制方法．建立并分析了仿鸟扑翼飞行器的动力学和运动学模型,证明其控制问题等价于升力、推力独立可控情况下的姿态控制问题．进一步分析的结果表明,仿鸟扑翼飞行器的升力、推力都是独立可控的,其姿态控制为耦合输入下刚体的姿态控制问题．通过设计光滑时变反馈控制律实现姿态控制的局部渐近稳定,从而解决扑翼飞行器的飞行控制问题．     

仿昆扑翼飞行器全解耦控制

针对仿昆扑翼飞行器飞行控制所面临的欠驱动问题,基于平均理论,提出采用周期时变反馈策略控制仿昆扑翼飞行器的策略,并给出了设计周期时变反馈控制器的输入参数化设计方法．该方法对飞行昆虫的扑翼运动进行仿生模拟,通过调整根翅运动参数,实现了对6个方向气动力和力矩的独立控制．本质上就是用参数表示欠驱动系统的输入,并以此构造周期时变反馈函数;从而在原系统中引入更多数目的独立控制量,将原系统转化为完全能控系统．然后,将此可控系统线性化,并利用线性反馈控制器设计工具设计其反馈控制律．仿真结果表明,基于该策略设计的控制器具有响应速度快、稳定误差小、鲁棒性强等特点．     

无尾扑翼无人机动力学建模及仿真

近年来,仿生无人机在战场侦察和飞行巡逻等方面应用广泛,使其成为无人机领域的研究热门,传统仿生无尾扑翼无人机的飞行建模问题通常较为复杂,计算难度较大,因此亟待对此类无人机进行飞行控制的研究。文章针对仿昆虫无尾扑翼无人机的动力学建模问题进行了研究,基于叶素法、准稳态假设模型以及刚体动力学建模方法,对机翼运动进行受力分析,得到机翼的动力学模型;机体采用刚体动力学方法,建立无人机飞行模型。仿昆虫无尾扑翼无人机系统采用PID控制模型对机体纵向动力学模型控制,以俯仰角、阶跃输入方式,通过实验表明,系统的超调量分别为和,调节时间分别为0.5和1,稳态误差符合实验要求。     

仿鸟类扑翼飞行器研究进展

仿生扑翼飞行器有着优异的气动性能和灵活的飞行能力,在军民领域均有广泛的应用前景,学者们在原理样机研制、扑翼气动机理、驱动机构、飞行控制等多领域取得了一系列重要进展.本文从总体设计方法、驱动机构设计与优化、气动机理等方面综述了仿鸟类扑翼飞行器技术的发展历程与研究进展.首先,从扑翼总体设计方法入手,总结了仿鸟类扑翼飞行器仿生构型,归纳了总体设计参数估算方法;其次,综述了多种构型曲柄连杆机构在扑翼驱动中的应用与优缺点;接着总结了扑翼气动机理研究的实验方法与数值计算方法,分析了不同扑翼气动算法针对不同应用场景在计算成本和准确度方面的优劣情况;最后,对仿鸟类扑翼飞行器系统设计研究现状进行总结,针对原理样机研制过程提出展望.     

微型扑翼飞行器的自适应位置跟踪控制器

微型扑翼飞行器是飞行器发展的重要方向,其位置跟踪控制成为该研究面对的首要问题.本文针对微型扑翼飞行器(flapping wing micro aerial vehicle,FWMAV)的位置跟踪控制问题展开研究,提出了一种可以避免控制系统陷入奇异且理论跟踪误差为零的自适应控制器.具体而言,首先提出了零梯度位置跟踪控制器.而后,理论分析表明其在解决FWMAV位置跟踪控制问题时存在局限性,即该控制器总是存在理论位置跟踪误差.为了弥补这一缺点,对零梯度控制器进行改进,提出了一种理论位置跟踪误差为零的自适应控制器,并利用非线性激励函数加快了位置跟踪误差的收敛速度.最后,仿真实验验证了该控制器的优越性.     

微型仿昆扑翼飞行器解耦操控机制

提出一种解耦操控机制,用于解决微型仿昆扑翼飞行器飞行控制中的欠驱动问题．首先通过理论分析和仿真试验分析了翅膀的振翅运动参数对气动力旋量的控制作用;然后在对昆虫飞行所采用的生物学振翅运动进行模拟的基础上,通过调整翅膀的振翅运动参数,设计了一个能对气动力和气动力矩实现独立控制的解耦操控机制．此操控机制采用周期函数将控制输入量参数化,从而在仿昆扑翼布局的动力学模型中引入更多数目的独立控制量．通过将原动力学系统转化为完全能控系统,解决了仿昆扑翼布局的欠驱动控制问题．同时,此操控机制仅仅要求转动角可控,有效地降低了仿昆扑翼飞行器的设计难度．     

SolidWorks在扑翼微型飞行器设计制造中的应用

扑翼微型飞行器是一种模仿鸟类或昆虫飞行的新概念飞行器。介绍SolidWorks设计软件在驱动机构运动仿真、翅翼频率分析和参数化设计中的应用。结果表明,SolidWorks应用于扑翼微型飞行器设计制造可以简化设计流程,提高设计效率。     

基于ACP理论的微型扑翼飞行器的姿态控制

微型扑翼飞行器(Flapping wing micro aerial vehicle, FWMAV)因飞行效率高、质量轻、耗能低、机动性强等显著优点, 在飞行器研究和应用中占据重要地位. 目前, FWMAV姿态控制成为飞行器控制研究领域的研究热点. 针对FWMAV姿态控制问题, 基于平行智能理论框架提出了一种FWMAV抗扰动姿态控制器. 通过建立人工系统(Artificial systems, A)、计算实验(Computational experiments, C)、平行执行(Parallel execution, P)三个过程, 得到一个能够有效解决FWMAV姿态控制过程中扰动问题的控制器, 并通过理论分析和数值仿真证明了该控制器的有效性.     

某扑翼飞行器风洞流场控制系统设计

针对扑翼飞行器气动性能试验对风洞流场的实际需求,以PLC和变频器为主要硬件平台,设计了一种由转速环和风速环组成的串级控制系统,并引入转速前馈控制以提高系统响应快速性。通过对转速环和风速环控制调节器以及转速前馈函数进行合理的设计,实现了良好的流场控制效果。试验结果表明,风扇电机转速稳态精度优于0.2%,试验段稳态风速精度优于0.2m/s,风洞流场调节过程平稳、抗扰动性能好,现已成功在风洞中开展扑翼飞行器气动性能试验。