仿生型水下航行器運動控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來,仿生型水下航行器以其高速高效、機動性好、低噪聲等優(yōu)點成為仿生領域的研究熱點。傳統(tǒng)“螺旋槳+舵”式的水下航行器體積大,質量重,推進效率低,噪音大,流體擾動作用明顯,低速時機動性能較差,使其在要求較高的場合無法使用,仿生型水下航行器應運而生。通過學習研究魚類先進的推進技術,運用仿生學原理,設計推進效率高、機動性好、噪聲低的仿生型水下航行器,有著重要的現(xiàn)實意義和應用價值。
　　本文首先對國內外仿生型水下航行器的發(fā)展狀況進行相關介

2、紹,分析了仿生型水下航行器在科研、軍事以及海洋救撈等方面的應用。然后對不同推進方式的魚類進行研究,通過比較可以得出鲹科魚類最適合作為本文仿生的對象,對鲹科魚類的游動的推進機理進行了全面深入的分析研究,建立了仿鲹科水下航行器的運動模型,進行了運動學分析,并計算出仿生型水下航行器尾部擺動產生的推進力,及其在水下運動受到的阻力。對動力學模型進行仿真,通過比較分析各種運動參數(shù)對仿生型水下航行器推進性能的影響,對運動控制系統(tǒng)的設計和優(yōu)化提供了科學

3、化建議。進而按照仿生學原理設計制作了四關節(jié)的仿生型水下航行器的尾部機構,并提出了一種基于單片機的尾部擺動的運動控制算法,該算法具有一定的普遍適用性,可用于多關節(jié)舵機的控制,并通過實驗驗證了該方法的可行性。
　　本文重點介紹了仿生型水下航行器控制系統(tǒng)的軟硬件設計,硬件包括中央控制系統(tǒng)以及運動控制系統(tǒng),軟件包括運動控制算法以及單片機嵌入式程序。論文最后完成了仿生型水下航行器尾部運動控制的實驗,通過設置不同參數(shù),對尾部擺動進行了大量的實