每个管道都充满了一种称为内淋巴的液体,并包含一个运动传感器,其中有细小的毛发,其末端嵌入一种称为顶盖的胶状结构中。顶盖和毛发会随着管道内的液体移动而移动,以响应角加速度。毛发的运动类似于洋流引起的海藻运动或风吹动麦田的运动。当头部静止且飞机保持水平时,管道中的液体不会移动,毛发会直立,向大脑发出信号,表示没有旋转加速度(转弯)。如果您转动飞机或头部,管道会随头部移动,但内部的液体不会因为惯性而移动。当管道移动时,里面的毛发也会随之移动,并被静止的流体 (A) 向加速度的相反方向弯曲。头发的这种运动会向大脑发送信号,表明头部已经转动。当你继续以恒定速率(如协调转弯)转动飞机超过 20 秒时,问题就开始了。
摘要:昆虫利用腹部和其他附肢的动态铰接和驱动来增强气动飞行控制。飞行中的这些动态现象有许多用途,包括保持平衡、增强稳定性和扩展机动性。生物学家已经观察和测量了这些行为,但尚未在飞行动力学框架中很好地建模。生物附肢通常相对较大,以旋转方式驱动,并具有多种生物功能。用于飞行控制的技术移动质量往往是紧凑的、平移的、内部安装的并且专用于该任务。生物飞行器的许多飞行特性远远超过任何同等规模的技术飞行器。支持现代控制技术以探索和管理这些执行器功能的数学工具可能会开启实现敏捷性的新机会。这里开发的多体飞机飞行动力学的紧凑张量模型允许对具有机翼和任意数量的理想附肢质量的仿生飞机进行统一的动力学和气动模拟和控制。演示的飞机模型是一架蜻蜓状的固定翼飞机。移动腹部的控制效果与控制面相当,横向腹部运动代替气动舵以实现协调转弯。垂直机身运动实现了与升降舵相同的效果,并且包括上下可能有用的瞬态扭矩反应。当在控制解决方案中同时使用移动质量和控制面时,可实现最佳性能。使用本文介绍的多体飞行动力学模型设计的现代最优控制器可以管理机身驱动与传统控制面相结合的飞机。
摘要:昆虫利用腹部和其他附肢的动态关节和驱动来增强空气动力学飞行控制。飞行中的这些动态现象有许多用途,包括保持平衡、增强稳定性和扩展机动性。生物学家已经观察和测量了这些行为,但尚未在飞行动力学框架中很好地建模。生物附肢通常相对较大,以旋转方式驱动,并具有多种生物功能。用于飞行控制的技术移动质量往往紧凑、平移、内部安装并专用于该任务。生物飞行器的许多飞行特性远远超过任何同等规模的技术飞行器。支持现代控制技术探索和管理这些执行器功能的数学工具可能会开启实现敏捷性的新机会。本文开发的多体飞机飞行动力学紧凑张量模型允许对具有机翼和任意数量的理想化附件质量的仿生飞机进行统一的动力学和气动模拟和控制。演示的飞机模型是一架类似蜻蜓的固定翼飞机。移动腹部的控制效果与控制面相当,腹部横向运动代替气动舵以实现协调转弯。垂直机身运动实现了与升降机相同的效果,并且包括上下潜在有用的瞬态扭矩反应。当控制解决方案中同时采用移动质量和控制面时,可实现最佳性能。一架机身驱动与传统控制面相结合的飞机可以通过使用本文介绍的多体飞行动力学模型设计的现代最优控制器进行管理。