旋翼机具有垂直起降和悬停能力,以及天生的灵活性和可控性,将扩大无人机的潜在作用。直升机在飞机中已经发挥了不可替代的作用,对于从医疗后送到运输到密闭空间施工等各种任务都是必不可少的。这种旋翼无人机 (RUAV) 已经受到军方的高度重视,可用于各种战场任务,例如勘探甚至作战行动。民用应用也有很多例子,包括电影制作(允许稳定和动态的空中视图)、近距离检查(桥梁、建筑物、水坝)和数字地形建模(小型飞行器由于可能更接近地形和结构,可以收集更详细的特征)。
关键词 路径规划,粒子群优化,广义 PSO,光学避障,无人机,无人机编队。摘要 本文研究了多旋翼无人机(UAV)在编队形状中协作检查周围表面的路径规划技术问题。我们首先将问题描述为在复杂空间中规划编队质心路径的联合目标成本。然后提出了一种路径规划算法,称为广义粒子群优化算法,用于在避开障碍物并确保飞行任务要求的同时构建最佳的可飞行路径。然后结合路径开发方案为每架无人机生成相关路径以保持其在编队配置中的位置。进行了仿真、比较和实验以验证所提出的方法。结果表明,使用 GEPSO 的路径规划算法是可行的。缩写
摘要:近年来,人们对自然通风解决方案的兴趣日益浓厚,将其作为实现可持续和节能建筑设计的一种手段。风捕器是一种古老的中东建筑元素,现已成为现代建筑中可行的被动冷却装置,从而提高了室内空气质量,减少了对机械通风系统的依赖。据推测,集成上翼墙 (UWW) 可以通过优化风捕获、空气循环和热调节来增强风捕器的有效性。因此,本研究旨在探索将双面风捕器与 UWW 结合起来的影响,特别强调 UWW 角度对建筑空间内通风性能的影响。为了实现这一目标,进行了一系列数值模拟,以评估风捕器和翼墙配置在不同 UWW 角度和不同风速条件下的协同作用。作为研究方法的第一步,通过比较数值结果和实验数据来验证 CFD 模型。研究结果表明这些方法之间具有良好的一致性。在下一阶段,对不同 UWW 角度(范围从 0 ◦ 到 90 ◦)的捕风器进行了严格评估。结果表明,30 ◦ 角的配置在关键通风参数(包括气流速率、换气率和空气平均年龄)方面表现出最佳性能。最后,对选定的配置在不同风速条件下进行了评估,结果证实即使在低风速条件下,捕风器也能提供符合标准要求的通风水平。
摘要:ACFA 2020(柔性飞机主动控制)是欧盟委员会第七研究框架计划资助的合作研究项目。该项目涉及 2020 年飞机配置(如翼身融合 (BWB) 飞机)的创新主动控制概念。ACFA 的主要目标是设计一种新型超高效 450 座 BWB 型飞机,以及为此类飞机提供强大的自适应多通道控制架构。新设计的控制器的目标是雄心勃勃地改善乘坐舒适度和操控品质,以及减轻 BWB 型飞机的负荷。根据实现的负荷减少,可以调整 450 座飞机的结构尺寸,以实现雄心勃勃的减重目标,从而进一步提高燃油效率。主动控制要求分别影响控制面和整体飞机设计的设计过程。因此,传统的飞机设计流程必须适应新的要求。本文描述的飞机设计框架已在 ACFA BWB 飞机的开发中证明了其效率。在一年的时间内,在多个领域要求的约束下开发了机身。本文介绍了 BWB 飞机设计活动的过程和结果,为详细概念分析以及多输入多输出控制架构的研究奠定了基础。
扑翼飞行器(flapping Wing Aircraft,简称FWA)是一种折叠机翼的飞行器,通过模仿昆虫、鸟类或蝙蝠等折叠机翼上下扇动来产生升力和推力的飞行器。近年来,仿生扑翼飞行器的研究日益增多,提出了多种结构形式的扑翼飞行器。扑翼飞行器飞行环境与鸟类或大型昆虫相似,如低雷诺数的类流体动力学和非定常气动动力学[1,2]。飞行过程中,扑翼生物的运动学模型通常具有颤振、摆动、扭转和伸展4个自由度[3]。Thielicke[4]研究了不同弯度和厚度的鸟类臂翼和手翼在慢速飞行过程中的气动特性。传统的仿生扑翼飞行器运动学模型只考虑颤振和扭转2个自由度。本文在传统四自由度折叠机翼运动学模型基础上,增加了平面内折叠和非平面折叠两个自由度,采用拟常数模型与考虑洗边效应的初始理论相结合的四自由度运动学模型气动建模方法,通过多刚体有限元法建立纵向动力学模型,采用Floquet-Lyapunov方法分析开环纵向稳定性,采用鲁棒变增益控制方法分析闭环纵向稳定性。
旋翼飞机为探索外星环境提供了独特的功能。与诸如漫游者之类的勘探工具相比,旋翼船能够越来越快地到达感兴趣的目的地。此外,它们只需要合适的起飞和降落区,并且可以飞越由于障碍物或粗糙地形而可能无法遍历流浪者可能无法穿越的地形。这些优势激发了火星的创造任务,该任务涉及第一个飞行火星的旋翼飞机[1]。这项任务的成功继续激励未来的任务,例如可能使用直升机来返回火星样本[2]。设计一种在火星氛围环境中运行的首个旋翼飞机,需要进行设计,开发和操作的独特工具。在开发的工具中是Helicat-darts(简单地称为简洁的Helicat),用于旋转动力学建模和仿真。此仿真工具是指导,导航和控制(GNC)算法和软件开发的测试床,并作为分析飞行性能和动态的工具。Helicat在Ingenuity任务的整个生命周期中都使用,包括以下内容:
(未通过同行评审认证)是作者/资助者。保留所有权利。未经许可就不允许重复使用。此预印本版的版权持有人于2024年4月1日发布。 https://doi.org/10.1101/2024.03.28.585318 doi:Biorxiv Preprint
1 CNR,INSERM,BIOSIT UAR 3480,US-S018,RENNES UNIXPY,F-35000 RENNES,法国; kathy_yaacoub@hotmail.com(k.y。); ulrich.jarry@univ-rennes.fr(U.J.)2 Inserm,OSS(OSS(OSSESESION WESERASION SIGNAMENG TOMPENGENT),UMR-S1242,CLCC EUGYUGèMarquis,Rennes University,F-35000,法国Rennes,F-35000; remy.pedeux@univ-rennes1.fr 3 CNRS,ICOA,UMR 7311,ErléansUniversity,F-45067 ENSE ENS,法国; pierre.lafite@univ-orleans.fr(P.L.); samia.aci@cnrs-orleans.fr(s.a.-s.); pascal.bonnet@univ-orleans.fr(p.b.); Richard.daniellou@agroparisech.fr(R.D.)*通信:thierry.guillaude@univ-rennes1.fr或tguillaude@kineta.us.us†现在的地址:Cosmétology,Agroparistech,Agroparistech,10 Rue Onard de vinci,F-45100 Erl f-45100 Erlerléples,法国法国。•目前的地址:Inrae,Agroparistech,Umr Micalis,Paris-Saclay University,F-78350 Jouy-en-Josas,法国。
摘要:针对共轴旋翼飞行器自主飞行过程中模型参数的不确定性、外界扰动及传感器噪声对飞行的影响,研究位置姿态反馈控制系统的鲁棒反步滑模控制算法,以解决未知外界干扰情况下飞行器的轨迹跟踪问题。本文针对未知飞行,建立了基于受扰共轴旋翼飞行器的非线性动力学模型。然后,设计了非线性鲁棒反步滑模控制器,分为共轴旋翼飞行器的姿态控制器和位置控制器两个子控制器。在控制器中引入虚拟控制,构造Lyapunov函数,保证各子系统的稳定性。通过数值仿真验证了所提控制器的有效性。最后通过飞行试验验证了反步滑模控制算法的有效性。
摘要 本文使用牛顿-欧拉法建立了配备机械臂的六旋翼飞行器的动力学模型,并研究了其稳定性。为了模拟干扰,使用了简化的摆锤法。这种六旋翼飞行器配置以前从未在科学论文中涉及过。所得模型是一个非线性、耦合和欠驱动的动力学模型,其中包括由于六旋翼飞行器配备机械臂而产生的空气动力学效应和干扰。本文的目的是全面研究使用简化摆锤法确定六旋翼飞行器的惯性矩,同时考虑到质量分布和重心变化的影响,这是六旋翼飞行器在空中运动期间机械手连续运动的结果。实验测试是使用 Solid Works 应用程序进行的,并使用 LabVIEW 进行评估,以便全面了解插入到动力学模型中的干扰。整个飞行器模型由四个经典的 PID 控制器驱动,用于控制飞行器的姿态和空间中所需轨迹的高度。这些控制器用于很好地理解如何评估和验证模型,使其成为抗干扰模型,此外,它们还易于设计和快速响应,但它们需要开发才能获得最佳结果。将来,将定义精确的轨迹,