分类号： 密级： UDC: 编号： 工学硕士学位论文 仿生海龟水下机器人推进技术 及实验研究 硕士研究生：郭绍波 指导教师：张铭钧教授 学位级别：工学硕士 学科、专业：机械电子工程 所在单位：机电工程学院 论文提交日期：2010年3月 论文答辩日期：2010年3月 学位授予单位：哈尔滨工程大学
分类号： U D C： 工学硕士学位论文 密级： 编号： 仿生海龟水下机器人推进技术 及实验研究 硕士研究生：郭绍波 指导教师：张铭钧教授 学位级别：工学硕士 学科、专业：机械电子工程 所在单位：机电工程学院 论文提交日期：2010年3月 论文答辩日期：2010年3月 学位授予单位：哈尔滨工程大学
NNNNG Y1808352 Classified Index: U.D.C: 销 A Dissertation for the Degree of M.Eng Propulsion Technology and Experimental Research of Biomimetic Turtle Underwater Vehicle Candidate:Guo Shaobo Supervisor:Prof.Zhang Mingjun Academic Degree Applied for:Master of Engineering Speciality:Mechatronic Engineering Date of Submission:March,2010 iP Date of Oral Examination:March,2010 University:Harbin Engineering University
， ， 1， Classified Index： U．D．C： A Di ssertat ion for the Degree of M．Eng Propulsion Technology and Experimental Research of Biomimetic’” metlc 1 Urtle1 UnderwaterKesea Un e ater Vehicle Candi date：Guo Shaobo Supervi sor：Prof．Zhang Mi ngjun Academic Degree Applied for：Master of Engineering Speciality：Mechatronic Engineering Date of Submission：March，2010 Date of Oral Examination：March，2010 University：Harbin Engineering University 饨
哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由 % 作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在 文中指出，并与参考文献相对应。除文中己注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者（签字）：绍液 日期： 20年之月0阳 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨 工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。 本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据 库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合 学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈 尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（☑在授予学位后即可口在授予学位12个月后口 P 解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）：粱 导师（签字）：弓收e代n 日期：2010年3月日 2年3月日
民 k ，h 静 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由 作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在 文中指出，并与参考文献相对应。除文中己注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者(签字)：参殇琵袒 日期： 201"9年≥月矽日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨 工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。 本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据 库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合 学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈 尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文(对在授予学位后即可口在授予学位12个月后 口 解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者(签字)：勃鳐秘 f 导师(签字)：暑膨脚 V 日期： 力汐』，口年≥月勿日z刃菇≠≥月矽日
哈尔滨T程大学硕七学位论文 摘 要 水下机器人在海洋开发中发挥着重要作用，推进技术是水下机器人研究 的重要内容之一，水翼法推进是微小型水下机器人新型推进方式的探索性研 片 究。研究水翼法推进机理，探讨水翼法仿生操纵方法，分析其水动力性能， 研制水翼法推进试验样机，对于探索微小型中低速水下机器人新型驱动方式， 提高其推进效率和机动性能，具有重要的研究意义。 本文围绕水翼法推进控制技术、水翼协同运动机理以及水翼法推进水动 力性能等具体问题进行了理论分析和实验研究，主要研究工作如下： 1、研制以DSP为核心处理器的水翼法推进试验样机软硬件控制系统。 针对“海忍-”试验样机多运动单元协调控制的特点，设计了基于主控制器 和运动单元子控制器的分级控制方法，研制了以DSP为核心处理器的软硬件 控制系统，搭建了试验样机的传感器测试平台，开发了人机交互控制界面等。 2、研究“海忍I”试验样机四翼协同运动、水翼协同运动、蹼翼协同运 动以及拍、位旋协同运动机理。针对水翼协同运动中出现的左右水翼相位误 差积累问题，设计了拍旋和位旋速度在线调整方法，并进行了实验验证。研 究水翼拍、位旋相位差对水翼运动周期的影响，根据拍、位旋相位差对水翼 运动进行分类，设计了一种水翼位旋的位置闭环控制方法，并通过实验验证 了该方法的有效性。 3、研究水翼法推进水动力性能。基于水翼表面附着涡和尾流尾涡模拟水 翼运动，根据实验数据重新拟合水翼运动轨迹，修正拍位旋角速度曲线，从 而修正水翼尾涡中的涡环位置。根据比奥-萨法公式计算了直线涡丝对任意点 4 的诱导速度。采用非定常涡格法计算水翼拍旋和位旋协同运动下的纵向水动 准 力系数，并对计算结果进行了验证。 4、“海忍-I”试验样机流体实验研究。为研究水翼拍旋和位旋角速度分 布特性，进行了水翼运动单元单肢运动实验：为研究拍旋和位旋相位差以及 水翼运动参数对“海忍I”试验样机运动性能的影响，进行了变拍旋和位旋
室 ～ 哈尔滨T程大学硕七学位论文 摘 要 水下机器人在海洋开发中发挥着重要作用，推进技术是水下机器人研究 的重要内容之一，水翼法推进是微小型水下机器人新型推进方式的探索性研 究。研究水翼法推进机理，探讨水翼法仿生操纵方法，分析其水动力性能， 研制水翼法推进试验样机，对于探索微小型中低速水下机器人新型驱动方式， 提高其推进效率和机动性能，具有重要的研究意义。 本文围绕水翼法推进控制技术、水翼协同运动机理以及水翼法推进水动 力性能等具体问题进行了理论分析和实验研究，主要研究工作如下： 1、研制以DSP为核心处理器的水翼法推进试验样机软硬件控制系统。 针对“海忍．I"试验样机多运动单元协调控制的特点，设计了基于主控制器 和运动单元子控制器的分级控制方法，研制了以DSP为核心处理器的软硬件 控制系统，搭建了试验样机的传感器测试平台，开发了人机交互控制界面等。 2、研究“海忍．I”试验样机四翼协同运动、水翼协同运动、蹼翼协同运 动以及拍、位旋协同运动机理。针对水翼协同运动中出现的左右水翼相位误 差积累问题，设计了拍旋和位旋速度在线调整方法，并进行了实验验证。研 究水翼拍、位旋相位差对水翼运动周期的影响，根据拍、位旋相位差对水翼 运动进行分类，设计了一种水翼位旋的位置闭环控制方法，并通过实验验证 了该方法的有效性。 3、研究水翼法推进水动力性能。基于水翼表面附着涡和尾流尾涡模拟水 翼运动，根据实验数据重新拟合水翼运动轨迹，修正拍位旋角速度曲线，从 而修正水翼尾涡中的涡环位置。根据比奥．萨法公式计算了直线涡丝对任意点 的诱导速度。采用非定常涡格法计算水翼拍旋和位旋协同运动下的纵向水动 力系数，并对计算结果进行了验证。 4、“海忍．I"试验样机流体实验研究。为研究水翼拍旋和位旋角速度分 布特性，进行了水翼运动单元单肢运动实验；为研究拍旋和位旋相位差以及 水翼运动参数对“海忍．I"试验样机运动性能的影响，进行了变拍旋和位旋
哈尔滨工程大学硕士学位论文 相位差和变水翼运动参数的样机直航实验，得出水翼拍旋和位旋协同运动对 推进性能的影响规律。 关键词：水翼法推进；分级控制；水动力分析；实验研究 理
伽 h ～ 哈尔滨T程大学硕士学位论文 相位差和变水翼运动参数的样机直航实验，得出水翼拍旋和位旋协同运动对 推进性能的影响规律。 关键词：水翼法推进；分级控制；水动力分析；实验研究