具有不确定性的扑翼微型飞行器抗干扰控制

研究了具有内部不确定性和外部干扰的扑翼微型飞行器的姿态和位置跟踪控制问题。利用神经网络对扑翼微型飞行器数学模型中复杂非线性和不确定性进行逼近估计,同时对于外部扰动,采用自适应技术来处理干扰对系统的影响。基于反步递推框架,引入一阶滤波器,设计了动态表面控制器,克服了传统反步递推设计中“微分爆炸”的局限性。进一步,利用Lyapunov稳定理论证明了扑翼飞行器姿态和位置闭环系统的稳定性和所有状态变量的半全局一致最终有界性。结果表明,所提控制器不仅能够使稳态误差更好地收敛,而且还提高了收敛速度。仿真结果验证了所提控制方法能够有效地处理不确定性和外部干扰,且能够很好地跟踪期望轨迹。

持续灌流模式耳内镜下微瓣外植法鼓膜成形术临床疗效分析

目的评价耳内镜持续灌流模式下微瓣外植法鼓膜成形术的临床疗效。方法采用回顾性研究,将75例(79耳)行鼓膜成形术的慢性化脓性中耳炎患者按外耳道皮瓣制作方式不同分为微型皮瓣组(43例,45耳)和常规皮瓣组(32例,34耳)。两组均采用持续灌流模式耳内镜手术(continuous irrigating mode of ear endoscopic surgery,CIM-EES),以耳屏软骨-软骨膜复合物为鼓膜修复材料,外植法完成鼓膜成形术,术后随访6~12个月,比较两组患者的手术时间及术后疗效。结果两组患者鼓膜均一期修复成功,手术成功率为100%。微型皮瓣组和常规皮瓣组平均手术时间分别为19.6±6.5和39.1±9.9 min,差异有统计学意义(P<0.001);两组患者术前0.5~4 kHz平均听阈分别为40.16±10.79和41.58±9.23 dB HL,气骨导差分别为21.86±5.44和23.02±6.15 dB;术后6个月平均听阈分别为25.56±11.21和26.47±10.59 dB HL,气骨差分别为7.33±2.79和8.09±5.73 dB,均较术前显著改善(P<0.001),两组间差异均无统计学意义(P>0.05)。结论持续灌流模式耳内镜下微瓣外植法鼓膜成形术的手术成功率极高,临床疗效好,微型皮瓣通过缩小剥离皮瓣的体积和范围可显著缩短手术时间。

基于ACP理论的微型扑翼飞行器的姿态控制

微型扑翼飞行器(Flapping wing micro aerial vehicle,FWMAV)因飞行效率高、质量轻、耗能低、机动性强等显著优点,在飞行器研究和应用中占据重要地位.目前,FWMAV姿态控制成为飞行器控制研究领域的研究热点.针对FWMAV姿态控制问题,基于平行智能理论框架提出了一种FWMAV抗扰动姿态控制器.通过建立人工系统(Artificial systems,A)、计算实验(Computational experiments,C)、平行执行(Parallel execution,P)三个过程,得到一个能够有效解决FWMAV姿态控制过程中扰动问题的控制器,并通过理论分析和数值仿真证明了该控制器的有效性.

数字医学技术辅助桡动脉掌浅支皮瓣设计在手部微型创面修复中的应用效果

目的:探索分析数字医学技术辅助桡动脉掌浅支皮瓣设计在手部微型创面修复中的应用效果。方法:选择2020年1月至2022年8月在茂名市人民医院手外科应用游离桡动脉掌浅支皮瓣进行手部微型皮肤缺损创面修复的患者26例作为本次研究对象,按照手术方式的不同将其分为两组。其中一组为对照组,13例,采用常规的游离桡动脉掌浅支皮瓣进行修复治疗;另一组为观察组,13例,在数字医学技术的辅助下行游离桡动脉掌浅支皮瓣修复治疗。对比两组患者的手术时间、皮瓣危象发生率、皮瓣存活率,随访观察患者皮瓣的外观、感觉、功能及对供区的影响等。结果:观察组患者的皮瓣危象发生率低于对照组患者,皮瓣存活率高于对照组患者,差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者的手术时间相比,差异无统计学意义(P>0.05)。通过随访得知,观察组13例患者的创面均达到甲级愈合,供区瘢痕轻度增生,功能良好;对照组中12例患者的创面达到甲级愈合,7例患者皮瓣稍臃肿,该组全部患者的供区瘢痕增生明显且伸腕功能稍欠充分,1例患者发生血管危象,需再次手术,1例患者发生皮瓣坏死,脱痂后瘢痕形成。结论:将数字医学技术辅助桡动脉掌浅支皮瓣设计应用于手部微型创面修复中,通过术前精确的评估与设计,指导皮瓣的切取,不仅能有效减轻供区损伤,还能显著提高皮瓣存活率,使手部微型创面修复效果更好、患手功能恢复更理想。

视频支撑喉镜下腹侧微瓣技术修复声带良性病变切除术后游离缘缺损的临床研究

目的观察视频支撑喉镜下腹侧微瓣技术修复声带良性病变切除术后游离缘缺损的临床效果。方法选取59例声带良性病变切除术后游离缘缺损患者作为研究对象,根据手术方案将其分为对照组30例(视频支撑喉镜下切除声带病损后创面旷置)和观察组29例(视频支撑喉镜下切除病损的同时采用腹侧微瓣技术修复声带缺损)。比较两组患者自感术后声音恢复到最佳状态的时间、术后2个月内镜下的手术效果,以及术前和术后2个月的嗓音功能(主观听感知功能和主观感受)。结果所有患者均顺利完成手术,安全切除病变组织后,观察组的声带腹侧微瓣均成功覆盖声带缺损,术后2个月患者声带黏膜光滑,声带闭合情况良好。观察组患者自感术后声音恢复到最佳状态的时间短于对照组,手术总有效率高于对照组、疗效优于对照组(均P<0.05)。术前,两组患者的嗓音GRBAS评分、嗓音障碍指数(VHI)评分差异均无统计学意义(均P>0.05);术后2个月,观察组患者的嗓音GRBAS评分、VHI评分均低于术前且低于对照组(均P<0.05)。结论采用视频支撑喉镜下腹侧微瓣技术修复声带良性病变切除术后游离缘缺损,可保证黏膜上皮的完整性,有利于促进声带创伤愈合及嗓音功能的恢复。

支撑喉镜显微镜下微瓣显微缝合技术在喉良性病变中的应用

目的探讨支撑喉镜显微镜下微瓣显微缝合技术在喉良性病变中的应用效果。方法 46例患者,其中声带任克氏水肿12例,声带广基息肉24例,声带囊肿10例,手术中利用微瓣技术,在切除病变组织的同时,保留声带微瓣并进行支撑喉镜显微镜下声带黏膜的显微缝合。术前、术后1个月和术后3个月对患者进行频闪喉镜检查,并进行嗓音GRBAS评估、嗓音障碍指数(voice handicap index,VHI)主观评分及客观嗓音分析,主要为基频微扰(Jitter)、振幅微扰(Shimmer)、最长发声时间(maximun phonation time,MPT)及嗓音障碍严重程度指数(dysphonia severity index,DSI)等。结果所有患者手术顺利,安全切除病变组织后,保留声带黏膜微瓣,均成功的进行了支撑喉镜显微镜下的显微缝合声带黏膜,术后患者声带黏膜光滑,声带闭合情况良好,黏膜波接近于正常;主客观嗓音分析提示患者嗓音质量较术前明显改善。结论对于声带良性病变合适的病例,支撑喉镜显微镜下微瓣显微缝合技术有利于患者声带黏膜的保护,术后患者嗓音质量及患者满意度得以提高。

微型扑翼的推进特性实验研究

为了研究微型扑翼的推力和推进效率特性,研制了基于虚拟仪器(VI)的微型扑翼风洞实验系统。该系统以西北工业大学现有微型风洞为基础,采用了高精度六分量天平、角度传感器、新型机翼扑动机构、可编程电源、工控机等设备,利用基于虚拟仪器(VI)的LabView软件对上述设备进行集中控制与数据处理。利用上述实验系统研究了风速、扑动频率、展弦比、根稍比及机翼扑动幅度对微型扑翼推力和推进效率的影响,总结出了微型扑翼推力及推进效率的基本规律,为微型扑翼飞行器机翼设计及飞行控制方式提供了参考。

虚拟微型扑翼飞行器建模仿真

针对扑翼飞行控制算法设计和验证需要,研究了扑翼飞行器数学建模和仿真系统建立问题。构造了一个虚拟微型扑翼飞行器(VFMAV:Virtual Flapping wing Micro Air Vehicle),基于非定常空气动力学原理,用修正的准定常气动力计算模型估算出了翅膀扑动产生的高升力。分析惯性力的基础上建立了扑翼飞行器的状态空间方程,进而基于Matlab语言和Simulink环境设计了虚拟微型扑翼飞行器仿真系统(VFMAVS:Virtual Flapping wing Micro Air Vehicle Simulator),并给出了相应的仿真结果。

仿鸟复合振动的扑翼气动分析

根据绿头鸭飞行的录像片断 ,对其平飞时翅膀的扑动模型进行简化 ,提出了一种新的变速 -折叠扑翼扑动模型 ,使之更符合鸟类翅膀的实际扑动规律。通过非定常涡格法的比较计算发现 ,以该新模型规律运动的扑动翼 ,在一个周期内的平均升力系数较原有的匀角速度刚性模型有了显著增加 ,更适用于设计微型扑翼机。本文较详细地计算分析了扑翼平均升力系数随着扑动幅度、俯仰幅度以及扑动频率等各种扑动参数的变化曲线 ,为微型扑翼机的设计提供了一定的参考依据。

仿鸟扑翼飞行器建模分析

针对目前对微小型飞行器的研究需要,分析计算了仿鸟扑翼飞行器翅拍动所产生的气动力和气动力矩,导出了拍翅式微型飞行器机体的运动微分方程和状态空间方程,并计算扑翼在飞行中的位置和姿态角。然后用matlab语言和Simulink环境设计了扑翼飞行器的仿真系统,并给出了相应的仿真结果。

微扑翼飞行器驱动装置设计与翅翼轨迹控制仿真研究

将压电陶瓷驱动器和柔性铰链四杆放大机构融为一体,设计了结构紧凑的微扑翼飞行器驱动装置;采用拉格朗日方程建立了驱动装置动力学模型;提出了模糊自适应迭代学习控制策略,并进行了微扑翼飞行器翅翼轨迹模糊自适应迭代学习控制仿真试验,仿真结果表明:这种控制策略是可行的,翅翼取得了较好的轨迹跟踪效果。

用多种微型皮瓣早期联合修复指端深度烧伤

目的 探讨指端深度烧伤后最佳的修复方法。方法 分别用多种微型皮瓣和腹部带蒂皮瓣修复了 31例及 11例患者 ,比较了两者的术后效果。结果 用微型皮瓣联合修复者手术次数少、指端形态佳、感觉好 ,明显优于腹部带蒂皮瓣。

微型扑翼飞行器升力特性研究

为了对微型扑翼飞行器升力机理进行探索性研究,本文利用西北工业大学微型飞行器专用风洞进行了扑动翼频率、风速、迎角、扑动翼弯度对其升力特性影响的研究。并且利用示波器对扑动翼扑动相位角和产生升力大小之间的关系进行了研究。试验结果表明升力特性的研究为微型扑翼飞行器总体设计和气动布局设计提供了一定的工程指导。

上肢微型游离皮瓣修复外伤性手指创面112例

目的分析上肢微型游离皮瓣修复外伤所致手指创面的手术方法及近期疗效。方法选择224例手指外伤病例,采用随机数字表法分为观察组与对照组各112例,观察组应用上肢微型游离皮瓣修复手指创面,对照组应用腹部皮瓣修复手指创面。术后6个月比较两组的皮瓣存活情况、外形特征、感觉功能和手指活动情况。结果两组病例皮瓣均全部成活。观察组成活良好率(93.80%)高于对照组(85.72%),差异有统计学意义(χ~2=3.925,P=0.048)。观察组皮瓣两点辨别觉(6.32±1.14)mm,优于对照组(11.66±1.36)mm,差异有统计学意义(t=28.148,P<0.001)。观察组综合质地觉优良率(86.61%)优于对照组(75.89%),差异有统计学意义(Z=-2.895,P=0.004)。观察组手指功能恢复优良率(93.75%)高于对照组(86.71%),差异有统计学意义(Z=-2.592,P=0.010)。观察组中不同种微型游离皮瓣修复后的手指活动功能差异无统计学意义(χ~2=1.272,P=0.982)。结论上肢微型游离皮瓣移植修复手指创面近期疗效好,可以进一步临床推广。

压电双晶片驱动的仿生柔性扑翼机构研究

分析了昆虫的翅膀-胸部运动系统,并以此为基础,仿生设计出压电双晶片驱动,柔性双摇杆机构放大位移并带动仿生翅拍动的扑翼系统。分析了压电双晶片的工作原理,讨论了柔性四杆机构的自由度和运动学,并对整个系统的准静力学进行探讨,以确定能否产生足够的力克服空气阻尼。仿真和实验结果表明,通过柔性机构放大压电双晶片位移,能实现仿生翅所需运动,同时进一步的优化设计将有助于改进扑翼机构的运动性能。

扑翼式微型飞行器的升力测量与分析

昆虫通过高频扇翅可以产生很大的升力,相关的非定常空气动力学机理及理论逐渐被人们所认识。基于昆虫的仿生学设计了单个翅膀的扑翼机构,并利用自行设计的测力平台实现了对升力的测量。通过分析测力系统的动态特性及受激励后的响应,得到扑翼产生的周期升力。通过将试验数据与经验公式计算的结果进行比较,得到了升力与扑翼参数的关系,为进一步设计扑翼式微型飞行器提供了依据。

微型飞行器的研究现状及其关键技术

微型飞行器(MAV)是新技术发展的必然产物,是目前国内外研究的一个前沿和热点问题。简述了目前国内外微型飞行器的发展现状,提出了发展微型飞行器亟待解决的几项关键技术问题,给出了解决这些关键技术问题的方法和途径,并对微型飞行器的发展趋势进行了展望。

仿生微扑翼飞行器机构动态分析与工程设计方法

以工程应用为背景,从全局的角度提出了一种仿生微扑翼飞行器的动态分析与设计方法。在对鸟类的飞行参数进行统计分析的基础之上,拟合出扑翼飞行的仿生学公式,并据此进行了微扑翼飞行器的仿生学初步设计。根据仿生学结果设计了飞行器的传动布局、动力方案以及总体结构,并按照运动学分析、气动力分析以及动力学分析相结合的动态分析方法研究了微扑翼飞行器的动态特性。在动态分析的基础上进行了飞行参数的优化设计,使得微扑翼飞行器达到性能最佳。样机制作及风洞试验结果证明了这种方法的有效性与可行性。所得研究结论对微扑翼飞行器的设计、制作和应用提供了一定的理论依据。

一种柔性微型扑翼设计及其气动力特性的试验研究

微型扑翼机以其优良的机动性、低噪音、低成本、执行任务的多功能性以及在现代高科技局部战争中的潜在应用价值而得到各科技先进国家的重视,投入了大量精力开展研究工作。在我国也已经初步开展对微型扑翼机研究。但由于与微型扑翼飞行相关的低雷诺数空气动力学研究还处于萌芽阶段,对微型扑翼的设计研究工作尚无可供指导的成熟理论和借鉴的经验,目前微型扑翼的设计研究基本上是以试验为主。本文参照动物的扑翼飞行实例和固定翼飞行器机翼设计的经验,在对扑翼飞行基本原理分析研究的基础上,设计制作了一种微型扑翼及扑翼的驱动机构,采用直流电动机作为动力,通过调节驱动电压来控制扑动的频率。并对该微型扑翼进行了空气动力特性试验,得到了微型扑翼的空气动力特性,并从中得出了影响扑动升力的一些因素。实验结果表明,具有柔性翼面的扑翼,其产生的升力和推力较高而且比较稳定。

基于虚拟仪器的微型扑翼风洞实验系统研究

为了解决微型扑翼气动特性实验所面临的控制和测量参数多、气动力/力矩量值小、实时性强、耦合性高的困难,研制了基于虚拟仪器(V)I的微型扑翼飞行器风洞实验系统。该系统以西北某大学现有微型风洞为基础,采用高精度六分力天平、角度传感器、新型机翼扑动机构、可编程电源及工控机等设备,利用基于虚拟仪器(VI)的LabView软件对上述硬件设备进行集中控制及数据处理,可准确获得随时间变化的扑翼气动力/力矩、扑动角度/角速度、扑动输入/输出功率等数据。