动物进化的抗冲击策略及其仿生机理研究

经过长期的自然选择,自然界中的动物已经进化出各种各样高效的、可靠的、适应性强的抗冲击策略和机体防护机制,抵抗来自周围复杂环境的碰撞和冲击载荷,保护生物外部结构和内部器官在进行激烈生物活动时不受伤害.相比传统工程防护结构,这些天然的生物防御系统具有优异的抗冲击特性、高效的能量耗散效率以及可重复使用等特征.因此,近年来,关于探索生物及其仿生机理的研究越来越受到广大学者的关注.本文作者结合近期在该领域的研究成果,综述了自然界各类动物的抗冲击策略与身体防护机制及其相关仿生设计与应用的最新研究进展.特别地,我们归纳分析和讨论了面对不同载荷环境时生物抗冲击结构独特的进化过程和非凡的力学性能,并且介绍了相关的抗冲击仿生应用研究.最后,讨论了动物抗冲击策略与防护机制及其仿生应用研究的挑战和未来发展方向.本文可为研究人员和工程师提供有效的数据资料,为可重复使用能量吸收装置及其飞行器结构的抗冲击与防护设计提供有益借鉴和仿生依据.

航天捕获拖曳伺服机构系绳张力峰均比抑制技术

系绳张力的建立需要收绳与目标物拖曳之间存在速度差,针对传统PI控制难以在张力建立或释放等动态过程中获得平稳快速的控制效果问题,提出了一种将积分控制器分段组合的抗冲击策略,在张力建立过程中采用纯积分控制,当张力反馈接近参考值时,加入比例控制使张力值快速收敛,进而较为精确地建立张力,并有效抑制张力冲击,同时采用积分重置的方法使动态控制过程前后张力连续稳定。仿真和样机实验表明,该控制策略精度较高,张力突变过程响应平稳且迅速,且不需要引入额外的物理量,结构简单,占用硬件资源少,可靠性较高。