多自由度仿生水下航行器的設(shè)計(jì)及控制.pdf

1、無(wú)人水下航行器在軍事、民用等各領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，相比于傳統(tǒng)的螺旋槳推進(jìn)，模仿魚(yú)類游動(dòng)等的仿生推進(jìn)方式在效率、隱蔽性及機(jī)動(dòng)性上表現(xiàn)出了更加明顯的優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)尾鰭擺動(dòng)等方式具有橫向力較大、推進(jìn)力周期變化等特點(diǎn)，推進(jìn)穩(wěn)定性不盡如意，增加運(yùn)動(dòng)自由度如長(zhǎng)鰭波動(dòng)方式，有望顯著增強(qiáng)穩(wěn)定性。本文針對(duì)多自由度組合仿生推進(jìn)方式，分析其推進(jìn)能力，設(shè)計(jì)基于中樞模式發(fā)生器(CPG)的控制系統(tǒng)，具體工作包括:
　　1.基于CPG中的相位振蕩器模型，設(shè)計(jì)

2、了針對(duì)四尾鰭、八舵機(jī)的控制系統(tǒng)。分析了各耦合系數(shù)對(duì)振幅、偏移量和相位差的收斂速度的影響，討論了多個(gè)控制目標(biāo)參數(shù)同時(shí)變化時(shí)CPG模型的響應(yīng)特性。結(jié)果表明，CPG模型在目標(biāo)參數(shù)變化時(shí)可以快速、穩(wěn)定的收斂到新?tīng)顟B(tài)，且實(shí)現(xiàn)了航行器偏航、俯仰的自動(dòng)反饋控制。
　　2.基于商業(yè)計(jì)算軟件Fluent，采用動(dòng)網(wǎng)格，由數(shù)值模擬對(duì)自由游動(dòng)狀態(tài)下的雙長(zhǎng)鰭波動(dòng)推進(jìn)模型進(jìn)行了考察。從推力、側(cè)向力以及功率等方面考察了頻率、振幅、波數(shù)和鰭高鰭長(zhǎng)比等參數(shù)對(duì)組合長(zhǎng)