為設(shè)計一款具有高效推進性能的機器海豚,從結(jié)構(gòu)、運動、動力建模和控制四個方面展開設(shè)計與優(yōu)化。在結(jié)構(gòu)方面,運用瞬態(tài)分析方法優(yōu)化了尾鰭形狀參數(shù),獲得了具有高效推進性能的尾鰭結(jié)構(gòu)參數(shù)。在運動方面,建立了魚體波曲線的控制參數(shù)、電機轉(zhuǎn)角和位姿變換三者之間的關(guān)系來構(gòu)造魚體波光滑逼近機理模型,并通過模糊逼近算法驗證了逼近機理的有效性。在動力學建模方面,運用凱恩方法建立了機器海豚拍動和C型旋轉(zhuǎn)的動力學模型,同時利用流固耦合方法和粒子群算法對關(guān)節(jié)運動參數(shù)進行了優(yōu)化。其參數(shù)引入到滑�？刂浦�,展開機器海豚平面路徑跟蹤和定深控制,通過仿真驗證機器海豚高效的推進性能。為以后機器海豚機動性能和三維控制提供了理論基礎(chǔ),使機器海豚在預定環(huán)境中得到良好的控制。

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 選題意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 機器魚國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 機器海豚樣機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文研究內(nèi)容
第2章 機器海豚魚體波光滑逼近
    2.1 研究背景
    2.2 模型搭建方案
        2.2.1 機構(gòu)坐標系建立
        2.2.2 參數(shù)與關(guān)節(jié)之間關(guān)系
        2.2.3 位姿變換關(guān)系
    2.3 控制方案分析
        2.3.1 電機轉(zhuǎn)角與位姿之間控制機理分析
        2.3.2 魚體波控制參數(shù)與電機轉(zhuǎn)角之間控制機理分析
        2.3.3 機器海豚魚體波光滑與連續(xù)化
    2.4 仿真驗證
        2.4.1 關(guān)節(jié)折線與擬合實際擺動曲線仿真
        2.4.2 電機轉(zhuǎn)角曲線逼近仿真
    2.5 小結(jié)
第3章 多運動模式動力學建模
    3.1 研究背景
        3.1.1 主要動力學分析方法
        3.1.2 機器魚及海豚動力學研究現(xiàn)狀
    3.2 上下拍動動力學分析
        3.2.1 第三關(guān)節(jié)動力學分析
        3.2.2 第二關(guān)節(jié)動力學分析
        3.2.3 拍動運動動力學模型
        3.2.4 ADAMS動力學仿真
    3.3 C型轉(zhuǎn)彎動力學分析
        3.3.1 C型轉(zhuǎn)彎動力模型建立
        3.3.2 ADAMS動力學仿真
    3.4 小結(jié)
第4章 關(guān)節(jié)運動參數(shù)優(yōu)化
    4.1 基于ADAMS優(yōu)化
    4.2 基流固耦合優(yōu)化
        4.2.1 拍動關(guān)節(jié)運動參數(shù)優(yōu)化
        4.2.2 轉(zhuǎn)彎關(guān)節(jié)運動參數(shù)優(yōu)化
        4.2.3 轉(zhuǎn)彎性能分析
    4.3 基于優(yōu)化算法關(guān)節(jié)運動參數(shù)優(yōu)化
        4.3.1 拍動運動關(guān)節(jié)參數(shù)優(yōu)化
    4.4 基于最優(yōu)關(guān)節(jié)運動參數(shù)的控制
    4.5 小結(jié)
第5章 高效三維樣機
    5.1 BCF推進規(guī)律
    5.2 海豚推進規(guī)律
        5.2.1 海豚構(gòu)造
        5.2.2 海豚游動觀察
        5.2.3 機器海豚方案設(shè)計
    5.3 機器海豚模塊化設(shè)計
        5.3.1 上下拍動裝置
        5.3.2 尾鰭結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        5.3.3 定點轉(zhuǎn)彎機構(gòu)設(shè)計
        5.3.4 C型轉(zhuǎn)彎運動機構(gòu)設(shè)計
        5.3.5 頭部設(shè)計
        5.3.6 其他主要機構(gòu)設(shè)計
    5.4 小結(jié)
第6章 機器海豚推進性能控制
    6.1 研究背景
        6.1.1 功效推進控制現(xiàn)狀
        6.1.2 方案制定
    6.2 拍動關(guān)節(jié)步態(tài)運動控制
    6.3 避障運動效果
        6.3.1 機器海豚工況環(huán)境識別
        6.3.2 位姿檢測
        6.3.3 電機驅(qū)動
        6.3.4 避障
    6.4 平面軌跡跟蹤
        6.4.1 線性軌跡跟蹤
        6.4.2 曲線性軌跡跟蹤
        6.4.3 定深控制
    6.5 小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
        7.2.1 創(chuàng)新點
        7.2.2 研究展望及進一步研究計劃建議
參考文獻
致謝
作者簡歷
附錄A 模糊邏輯部分規(guī)則表
附錄B 主要符號對照表



本文編號：3857396