机器鱼胸尾鳍协同深度控制方法研究

发布时间：2023-04-30 05:14

　　机器鱼以出色的游动能力和适应性,在面对复杂的水下环境时表现出了其优越性,成为了机器人领域的研究热点。机器鱼推进方式主要有身体/尾鳍推进模式和中央鳍/对鳍推进模式两种,目前研究多集中于单一的推进方式,胸/尾鳍协同推进的研究较少。同时,机器鱼的深度控制一直是研究热点,为实现机器鱼沉浮主要有重心法、攻角法和鱼鳔法三种方式。本课题以实验室自主设计的仿箱鲀机器鱼,在胸尾鳍协同推进的模式下,利用滑块机构和鱼鳔机构,实现机器鱼在三维空间的沉浮运动,对机器鱼的深度控制问题上做了以下的研究。1.在随体坐标系下,分析二自由度胸鳍和单自由度尾鳍的运动与流体之间的相互关系,通过旋转矩阵,在空间坐标系下建立了机器鱼在流体中的动力学模型。为解决运动控制中的鲁棒性问题,使用中枢模式振荡器(Central Pattern Generator,CPG)建立控制网络,来控制机器鱼的运动。并基于所建立的机器鱼动力学模型,对CPG参数进行调整来实现基本运动模式,通过仿真结果表明,CPG控制具有较好的鲁棒性。2.为了提高机器鱼浮潜运动的平稳性以及姿态变化的上限,采用重心法和攻角法共同实现浮潜运动。在动力学模型以及已经建立的CP...

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状分析
        1.2.1 机器鱼运动机理研究现状
        1.2.2 机器鱼运动控制方法研究现状
    1.3 研究内容及章节安排
2 机器鱼运动控制建模
    2.1 机器鱼机械结构
    2.2 动力学分析
    2.3 CPG控制网络建模
    2.4 本章小结
3 基于攻角法/重心法机器鱼深度控制方法研究
    3.1 攻角改变对机器鱼俯仰运动的影响分析
    3.2 重心改变对机器鱼俯仰运动的影响分析
    3.3 结合攻角法与重心法的俯仰运动控制
    3.4 仿真结果分析
    3.5 本章小结
4 基于鱼鳔机构机器鱼俯仰运动控制
    4.1 鱼鳔机构设计及其对机器鱼俯仰行为的影响
        4.1.1 鱼鳔机构对机器鱼简单行为的影响
        4.1.2 鱼鳔机构对机器鱼沉浮运动的影响
    4.2 仿真结果分析
    4.3 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3806496