基于强化学习调谐的仿生变刚度襟翼用于混合流动控制
流体动力学
2023-02-15 v1
摘要
附着于翼型、通过固定刚度扭簧连接的仿生被动展开襟翼可在失速后攻角下显著改善升力。本工作中，我们描述了一种针对该纯被动流动控制范式的混合主动-被动变体，其中铰链刚度随时间主动变化，以产生比固定刚度情形具有更大气动收益的被动流固耦合（FSI）。该混合主动-被动流动控制策略有望使用变刚度作动器以低于主动规定襟翼运动的代价实现。铰链刚度通过强化学习（RL）训练的闭环反馈控制器进行调节。我们引入了基于物理的惩罚与长短时训练策略，以实现混合控制器的快速训练。结果表明，相较于无襟翼翼型与最优固定刚度情形，混合控制器分别提供高达136%与85%的升力改善。这些升力改善源于刚度跨越四个数量级变化下的大幅襟翼振荡，其与流动的相互作用被详细分析。
引用
@article{arxiv.2210.10270,
title = {Bio-inspired variable-stiffness flaps for hybrid flow control, tuned via reinforcement learning},
author = {Nirmal J. Nair and Andres Goza},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.10270},
year = {2023}
}