单柔性长鳍波动仿生推进器的设计与实现

单柔性长鳍波动仿生推进器是一种模拟鱼类"尼罗河魔鬼"的长背鳍波动推进方式而设计的新型水下仿生推进装置。本文首先给出了波动仿生推进器的设计目标和总体设计思路,然后对柔性长鳍、机械结构、控制系统、致动器等进行了详细设计。最后,对系统进行了机械可靠性和密封性测试、电气联调、以及水池试验,并给出了相关的试验结果。研究结果表明系统的机械结构和密封特性满足设计要求,控制和传感系统工作稳定可靠。此外,水池试验结果也验证了柔性长鳍波动推进机理研究的相关结论。

柔性长鳍波动仿生推进器的波动控制研究

波动仿生推进器是以"尼罗河魔鬼"为仿生对象设计的新型水下推进装置.它依靠柔性长鳍的波动运动来实现载体的前进、后退、制动等各种机动动作.针对柔性长鳍特有的波动控制问题,本文分析了柔性长鳍的运动模型,并设计了一种分布式控制系统结构.在此基础上,提出了一种具有一定自适应能力的模糊协调控制系统.它将模糊控制器和自适应单元相结合,解决了不确定环境下柔性长鳍的波动控制问题.水池试验结果表明了控制系统的有效性.

CAN总线在波动仿生推进器中的应用

波动仿生推进器是一种依据鱼类仿生学原理设计的新型水下推进器。控制器局域网(ControllerAreaNetwork,即CAN总线)是一种能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制的串行通信协议。基于波动仿生推进器内部环境及多电机独立控制结构的特点,采用CAN总线来构建波动仿生推进器内部的通信网络。文章对CAN总线在波动仿生推进器上的应用方案进行了系统阐述,提出了具体的软硬件解决方案,并对其中的一些关键点进行了说明。此外,对波动仿生推进器的波动控制技术,即多电机的协调控制方法也作了相应论述。

基于CPG模型的推进器运动控制方法

为了生成仿生长鳍波动推进器的多种运动模式,提出了一种基于中枢模式发生器(CPG)模型的运动控制方法.利用改进的Matsuoka振荡器,建立了一个含有10个神经振荡器的CPG模型,通过调节CPG模型的输入参数协调控制推进器各鳍条的摆动,得到多种运动模式,基于CPG模型建立了长鳍波动推进器的运动控制器.通过在FPGA中实现CPG控制器,实现长鳍波动推进器的实时在线控制.通过推进器的游动实验,验证了控制器的有效性.