基于仿生翼的小型潛器綜合減搖技術(shù)研究.pdf

1、水面、近水面作業(yè)的機(jī)器人在受到海浪干擾的情況下，或是水下機(jī)器人下沉上浮過程中姿態(tài)不穩(wěn)定，都會影響機(jī)器人的作業(yè)功能和工作效能，甚至?xí)绊懙綑C(jī)器人的安全性。 一直以來，舵與螺旋槳都作為潛器姿態(tài)控制等方面的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。減搖鰭在本質(zhì)上與舵是相同的，基于目前零航速減搖鰭的研究，考慮將舵用零航速減搖鰭來代替，也是一種可以考慮實(shí)現(xiàn)的方法。零航速減搖鰭與普通減搖鰭的區(qū)別主要體現(xiàn)在運(yùn)動方式和外型上，在中高航速狀態(tài)下，二者運(yùn)動方式相同，都是通過調(diào)整減

2、搖鰭的攻角大小來改變升力；當(dāng)航速為零時(shí)，則是通過鰭在水平位置附近的上下振動來產(chǎn)生升力，與鳥類和昆蟲的撲翼飛行相似。 本文以潛器六自由度運(yùn)動模型為基礎(chǔ)，從實(shí)際航行以及潛器控制系統(tǒng)仿真等方面考慮，簡化了潛器的運(yùn)動模型。潛器在海浪中航行的真實(shí)運(yùn)動情況非常復(fù)雜，在分析潛器受力情況時(shí)，以不影響模擬精度為前提下，作了合理的假設(shè)。對潛器在近水面航行時(shí)遭受到的波浪力、力矩作了數(shù)值計(jì)算，得到了橫搖力矩、縱搖力矩、艏搖力矩、橫蕩力、縱蕩力、升沉力的

3、數(shù)值計(jì)算公式，通過Matlab編程，得到了它們的仿真曲線。 零航速減搖鰭升力產(chǎn)生機(jī)理以及升力模型作為代替舵控制的理論基礎(chǔ)，并據(jù)此設(shè)計(jì)了基于模糊自適應(yīng)PID控制器的潛器運(yùn)動控制系統(tǒng)。對潛器控制仿真系統(tǒng)作了分析研究，得到了潛器在近水面受到海浪干擾作用下橫搖角、縱搖角的仿真曲線，以及在零航速減搖鰭控制下的橫搖角、縱搖角的仿真曲線，結(jié)果顯示了基于模糊自適應(yīng)PID控制器對系統(tǒng)的非線性和系統(tǒng)不確定性具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，也表明仿生翼—零航速減