基于扰动观察器的水下软形态翼的气流估计与抑制

无人 underwater 车辆越来越多地被用于海上维护和勘测任务，但其在浅水区域的操作常被水动力扰动如波浪、流动和湍流所阻碍。这些不稳定的流动可导致方向和速度的快速变化，危及车辆的稳定性和操控性。海洋生物通过结合 proprioceptive feedback 与柔韧鳍片和尾鳍来抵抗此类条件。受此启发，我们提出了一种结合 proprioceptive 传感的软形态翼，以减轻环境扰动。翼的连续变形提供了一种自然的方式来推断动态扰动：迎向流动的 camber 的突然变化直接反映了流动的变化。通过解释这种 proprioceptive 信号，扰动观察器可以实时重构流动参数。为实现这一点，我们开发并实验验证了一个可控 camber 的液压驱动软翼的动态模型。我们然后展示了基于曲率的感知允许对迎向流动的角度进行精确估计。最后，我们演示了利用这些 proprioceptive 估计的控制器能够抑制软翼 lift response 中的扰动。通过将 proprioceptive 传感与扰动观察器结合，这种技术模仿了生物学策略，为软质 underwater 车辆在危险环境中维持稳定性提供了路径。