翅膀和尾巴的自适应性变形,使得鸟类式无人机的飞行稳定,弹性和节能

科学领域:

• 机器人和航空航天工程 机器人和航空航天工程
• 生物灵感设计 生物灵感设计

背景情况:

• 受鸟类启发的无人机提供了增强的敏捷性,但由于复杂的变形表面和高度的自由度,在控制方面面临挑战.
• 现有的控制策略经常与在变形无人机中多个控制表面的交叉合效应作斗争.

研究的目的:

• 开发一种通用的控制策略,以飞禽为灵感的无人机,利用所有执行器进行强大的运动控制.
• 为了利用翅膀和尾巴的变形,在各种飞行速度上显著提高能源效率.
• 提高无人机对环境干扰和执行器故障的适应性和弹性.

主要方法:

• 关于设计用于使用所有可用的执行器管理无人机运动的新型机身速率控制器的建议.
• 实现飞行中的贝叶斯优化,以确定最佳的翼和尾部变形配置,以提高能源效率.
• 测试控制器对物理干扰,流空气流和模拟执行器损失的强度.

主要成果:

• 拟议的控制器证明了对物理干扰,流空气流和部分执行器故障的稳定性.
• 通过贝叶斯优化优化的翅膀和尾巴变形配置,在8,10和12米/秒的速度下,能效提高了高达11.5%.
• 实现的变形配置密切模仿不同速度的自然鸟类飞行模式.

结论:

• 开发的体速控制器为控制具有变形能力的受鸟类启发的无人机提供了通用的策略.
• 变形的翅膀和尾部表面对于提高生物灵感无人机的能源效率和适应性至关重要.
• 这项研究为能够在多样化和具有挑战性的风条件下有效运行的自主无人机铺平了道路.