Self-Powered and Bio-Inspired Dynamic Systems: Research and Education
Notice bibliographique
Résumé
Animals are products of nature and have evolved over millions of years to perform better in their activities. Engineering research and development can benefit greatly by looking into nature and finding engineering solutions by learning from animals’ evolution and biological systems. Another relevant factor in the present context is highlighted by the statement of the Nobel laureate Richard Smalley: “Energy is the single most important problem facing humanity today.” This paper focuses on how the research and education in the area of Dynamic Systems can be geared towards these two considerations. In particular, recent advances in self-powered dynamic systems and bio-inspired dynamic systems are highlighted. Self-powered dynamic systems benefit by capturing wasted energy in a dynamic system and converting it into useful energy in the mode of a regenerative system, possibly in conjunction with renewable energies. Examples of solar-powered vehicles, regenerative vibration control, and energy harvesting are presented in the paper. Particularly, development of solar-powered quadrotor, octocopter, and tricopter airships are presented, a self-powered vibration control of a mass-spring system using electromagnetic actuators/generators, and piezoelectric flutter energy harvesting using bi-stable material are discussed. As examples of bioinspired dynamic systems, flapping wing flying robots, vertical axis wind turbines inspired by fish schooling, propulsion inspired by jellyfish, and Psi Intelligent Control are given. In particular, various design and developments of bird-inspired and insect-inspired flapping wings with the piezoelectric and electromagnetic actuation mechanisms, a scaled vertical axis wind turbine farm consist of 4 turbines and the corresponding wind tunnel testing, jellyfish-inspired pulsing jet and experimenting the increase in efficiency of energy consumption, and a multi-agent/robotic based predictive control scheme inspired by Psi precognition (event or state not yet experienced). Examples of student projects and research carried out at Brunel University and the experimental rigs built (in all the mentioned areas) are discussed, as an integrated research and educational activity. For the analysis and understanding of the behavior of self-powered and bio-inspired systems, Optimal Uncertainty Quantification (OUQ) is used. OUQ establishes a unified analysis framework in obtaining optimized solutions of the dynamic systems responses, which takes into account uncertainties and incomplete information in the simulation of these systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».