磁驱动人工纤毛的多智能体建模与最优泵送控制
最优化与控制
2024-01-08 v1
摘要
微小的纤毛通过非对称跳动驱动周围流体流动，这是生物体在微观尺度控制流体传输的主要方式之一。由于在医疗和环境处理领域的巨大应用前景，人工纤毛近年来引起了广泛的研究兴趣。然而，如何建模和优化人工纤毛是目前学者们共同面临的挑战。我们将由磁场驱动的单根人工纤毛建模为一个多智能体系统，其中每个智能体是一个磁珠，磁珠之间的相互作用受磁场影响。我们的系统通过控制磁场输入来驱动，以实现低雷诺数下的流体传输。为了量化流动输送能力，我们引入了泵送性能，并提出了一个关于泵送性能的最优控制问题，然后给出了其数值解。计算结果表明，我们的模型和最优控制算法能够显著提高单根纤毛的泵送性能。
引用
@article{arxiv.2401.02455,
title = {Multi-agent Modeling and Optimal Pumping Control of Magnetic Artificial Cilia},
author = {Shuangshuang Yu and Zheng Ning and Ge Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.02455},
year = {2024}
}