Digging with ‘hands’: observations of food capture in the flying gurnard Dactylopterus volitans (Linnaeus, 1758)

ABSTRACT

Videofilms of a foraging flying gurnard (Dactylopterus volitans) were collected at Itaipu, Niterói, RJ, Brazil. Analysis revealed details of the use of anterior parts of the pectoral fins which act as digging ‘hands’ to access infaunal prey items that are subsequently captured by oral suction feeding. Each pectoral fin has two distinct sections articulated separately on the pectoral girdle. The digging ‘anterior pectoral fin’ mainly consists of segmented and flexible fin rays but has an anterior robust unsegmented ray that provides an edge to the ‘hand’, allowing penetration of the substratum. The huge ‘posterior pectoral fins’ are supported by unsegmented rays. Most digging episodes involved one ‘hand’ and consisted of 1–7 cycles of movement with frequencies 1.15–3.74 cycles s^?1. During a cycle, the ‘hand’ is moved forwards and medially above the substratum, then is twisted medially and simultaneously depressed so that the anterior unsegmented ray impacts and enters the substratum. The hand is then drawn backwards and laterally to disturb the substratum. To prevent upward pitching of the head during digging, the ‘posterior pectoral fins’ are both moved anteriorly and laterally to shift the centre of gravity forwards while the caudal and ?second dorsal fins continue to provide propulsive force.     

正交激励超声切削装置的椭圆轨迹偏转与校正

为研究超声椭圆振动切削（ultrasonic elliptical vibration cutting,UEVC）刀尖轨迹形成及控制,解决刀尖轨迹非正椭圆问题,建立二维正交柔性导波UEVC装置刀尖轨迹的运动学模型;分析90°相位差下非正椭圆轨迹产生原因,建立刀尖轨迹校正模型,并推导出基于正椭圆轨迹下的刀尖轨迹偏转模型。通过实验对刀尖轨迹校正模型进行验证,校正后轨迹偏离坐标轴1.67°,小于校正前偏离角度。实验结果表明,该模型能够有效地校正刀尖轨迹,可在轨迹控制方面为后续研究刀尖轨迹偏转及变刀尖轨迹超声振动加工提供理论基础。     

固定时间扩张状态观测器下的四旋翼飞行器滑模控制策略

针对滑模控制中系统状态接近滑模面后存在的抖颤现象,提出一种基于固定时间扩张状态观测器(FTESO)的二阶滑模控制策略.首先,设计全驱动子系统及欠驱动子系统的控制结构中的二阶滑模控制器;然后,通过FTESO对内部的参数不确定及外部扰动进行观测,在一定时间上限内收敛到观测值,利用观测值对控制器进行补偿,从而减少甚至消除抖颤现象;最后,通过李亚普诺夫函数保证设计的四旋翼飞行器系统的闭环稳定性,并进行仿真实验.结果表明：文中提出的控制策略具有优越性.     

试验与服役数据融合的飞机结构安全寿命分析

针对飞机结构安全寿命分析中样本容量偏少的问题,综合考虑结构分散性和载荷分散性的飞机结构疲劳寿命是否服从对数正态分布或威布尔分布的情况,根据等损伤原理,将服役飞机实际飞行小时数等效转化为在同一试验载荷谱下的当量飞行小时数,以实现飞机结构试验疲劳寿命与服役使用数据的融合,采用随机右截尾情形下的极大似然估计方法估算疲劳寿命分布函数的参数,进行飞机结构安全寿命分析;最后以飞机结构疲劳寿命服从对数正态分布为例进行了算例分析,分析结果表明:在相同的可靠度和置信水平下,利用试验数据与服役使用数据融合方法可以显著增大样本容量,从而充分挖掘飞机结构可靠性的储备。     

再入飞行器总体参数优化设计

研究再入飞行器总体参数的优化设计方法。方法在内部装填物参数给定的情况下,应用步长加速法与外点罚函数相结合的优化设计方法,以再入飞行器的最小质量为目标函数,求得最优设计方案。     

基于PD型迭代学习的液压机械手轨迹控制

液压机械手作业系统的任务规划具有重复性,为了对液压机械手作业动作进行有效控制,建立了适合机械手作业系统的迭代自学习控制规律.只要增益Kp、Kd及学习因子α满足一定的条件,则该学习控制就是稳定的.通过对系统数字仿真,结果表明带学习因子的PD型迭代学习控制,较传统的PD控制有更好的动态响应特性,稳态误差小,具有一定的自适应性和鲁棒性.采用这种PD型前向反馈学习控制规律,只要机械手各关节变量的位置锁定,就可在期望的范围内实现抓取和释放动作.因此,该控制算法适合液压机械手系统的控制要求,能对其作业进行有效控制.图6,表1,参8.     

一种DSM模型下飞行障碍物尺度的研究

在一种数字表面模型(DSM)建模方法的基础上,对威胁飞行器低空飞行安全的独立障碍物的尺度与DSM纵横断面采样间距的关系进行了分析,给出了独立障碍物的定义、分类和确定独立障碍物的方法。通过对7.2km2一典型城市地域的仿真试验表明,DSM纵横断面间距在3～25m之间,威胁飞行器地形跟踪制导安全的孤立障碍物较少,同时装订并实时处理的DSM模型数据量也较小,并在纵横断面间距12.5m处达到两者最优。     

基于轨道根数差的卫星编队自主定轨研究

设计一种应用于卫星编队的自主相对轨道确定方案。不同于目前广泛采用的Hill方程,采用轨道根数差的形式描述编队卫星间的相对运动规律,选择“无线电 激光”的组合测量方法,利用星间距离信息与方位信息作为观测量,设计扩展卡尔曼滤波器实现环绕星相对轨道的自主确定。仿真结果验证了这种导航方案的有效性。     

飞行器渐变加速对碰摩转子系统振动响应的影响

研究渐变加速的飞行器内碰摩转子系统的非线性特性。研究模型为光滑处理后的连续的Jeffcott转子碰摩模型。通过一无穷次可微的实函数生成的函数来模拟飞行器的渐变加速度变化，并假设飞行器在垂直平面内运动。研究结果表明：原已碰摩的系统会因飞行器的加速而加剧碰摩：原未碰摩的转子系统会因飞行器加速造成的振幅增大而引起转子与静子碰摩：飞行器的加速可能改变转子系统的稳定性：不同的渐变加速方式会使飞行器内的转子系统呈现不同的非线性行为。     

无动力弹体的纵向弹道控制

建立无动力弹体的六自由度非线性数学模型，将飞行控制中经典的纵向轨迹控制策略与非线性优化控制技术有机地结合起来，分别设计了考虑和不考虑俯仰角反馈的不同控制方案，获得了2种较为实用有效的纵向轨迹控制结构。设计表明这种非线性优化设计具有较好的轨迹跟踪性能，对投放时机也具有较好的鲁棒性。