基于永磁步进电机的仿生鱼驱动系统的设计及控制开题报告

 2021-08-14 03:00:51

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1.目的及意义:

随着海洋资源的开发以及技术的发展,水下机器人在海洋生物观察,海底勘探,海底救捞,军用,民用领域都有很大的应用前景和潜在价值。人们也由此花费了大量的时间和精力对水下机器人进行许多研究。而作为自然界最早的脊椎动物,在水中能自由游动的鱼类吸引了大家广泛的关注,经过亿万年大自然的优胜略汰,鱼类以其特有的能力在水中生存下来。有着非常强大的水下运动能力。能在水下持久游动,并且保持着低能耗,高效率,并且有很强的爆发游速以及高机动性等特点。相对于普通的水下推动器40%到50%的效率,大多数的鱼类80%的推进效率占据了巨大的优势。同时,现在的穿搏斗要以3到5倍的船体长度半径缓慢地进行转弯,而鱼类却可以迅速地转弯,并且转弯半径只有鱼长的10%到30%。可以看出,鱼类拥有超出现在水上水下航海科技很多倍的游泳本领。正是由于鱼类这样的能力,现在人们将大量的注意力转移到了对鱼类游泳能力的研究上,即仿生鱼水下机器人的研究。

鱼类的游动方式包含着深刻的生物学和流体力学的机理,涉及了仿生学、材料学、生理学、生态学、控制技术、制造技术、群体技术等多门科学领域。由于研究较为复杂。目前国内外的仿生鱼的研究大多以个体仿生鱼的研究为主,但是对于有些任务耽搁仿生鱼的能力有限,不能很好的独立完成,即可通过多条仿生鱼协同完成,以弥补个体能力的不足。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1.研究的基本内容及目的 :

针对小型鰺科鱼类进行分析,依据流体力学基本原理,机械设计,控制工程,综合仿生学设置一种仿生机器鱼,来模仿鱼的运动。机器鱼由鱼身,胸鳍,尾鳍构成。控制不同位置的永磁式步进电机来控制仿生鱼的尾鳍以及胸鳍来实现仿生鱼在水底的游动。并对仿生鱼的驱动系统控制进行优化,使我们能更好的控制仿生鱼在水中的游动。

研究的目的:

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3. 研究计划与安排

第1-3周:完成开题报告及英文翻译;

第4-6周: 确定仿生鱼的机械结构,仿生鱼各种运动实现的具体方法,确定电机的控制系统;

第6-13周:对电机瞬态过程用matlab仿真分析;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]仿生鱼,大学生电子设计竞赛论文,2012.5

[2]成巍,苏玉民,秦再白,万磊,徐玉如.一种仿生水下机器人的研究进展[j].船舶工程.2004(01)

[3]喻俊志,徐尔奎,王硕,谭民.仿生机器鱼研究的进展与分析[j].控制理论与应用.2003(04)

[4]梁建红,王田苗,魏宏兴.仿生机器鱼技术研究进展及关键问题讨论[j].机器人技术与应用.2003(03)

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