波浪驅動水面機器人

目錄
叢書前言一
叢書前言二
前言
1 緒論 1
1.1 海洋能簡介 1
1.1.1 波浪能 1
1.1.2 太陽能 3
1.1.3 風能 4
1.1.4 海洋溫差能 5
1.2 海洋能驅動海洋機器人發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2.1 太陽能驅動海洋機器人 6
1.2.2 風能驅動水面機器人 7
1.2.3 海洋溫差能驅動水下機器人 8
1.2.4 混合動力型海洋機器人 9
1.3 波浪驅動水面機器人研究進展 10
1.3.1 波浪驅動船發(fā)展現(xiàn)狀 10
1.3.2 波浪驅動水面機器人研制現(xiàn)狀 12
1.3.3 波浪驅動水面機器人研究展望 17
1.4 本書結構 18
參考文獻 18
2 波浪驅動水面機器人的推進機理分析 22
2.1 波浪驅動水面機器人推進機理 22
2.1.1 波浪驅動水面機器人推進機理研究進展 23
2.1.2 水下仿生推進研究進展 25
2.2 計算流體力學概述 28
2.2.1 流體力學原理 28
2.2.2 計算流體力學方法 34
2.3 浮體完全響應假設下潛體水動力性能分析 36
2.3.1 潛體數值建模 36
2.3.2 單拍動水翼水動力性能 42
2.3.3 串列擺動水翼水動力性能 46
2.4 浮體和潛體運動耦合下推進水動力性能分析 53
2.4.1 波浪驅動水面機器人運動過程及受力分析 53
2.4.2 水動力計算原理與方法 54
2.4.3 推進水動力性能分析 59
2.5 水池試驗研究 70
2.5.1 水池試驗方案 70
2.5.2 水池試驗與分析 72
2.5.3 試驗與理論結果對比 77
2.6 本章小結 79
參考文獻 80
3 波浪驅動水面機器人的總體設計 81
3.1 波浪驅動水面機器人的設計原理 81
3.1.1 設計目標 81
3.1.2 設計方法 82
3.1.3 設計程序 85
3.2 波浪驅動水面機器人的方案設計 87
3.2.1 總體方案設計 87
3.2.2 推進與操縱分系統(tǒng)設計 91
3.2.3 能源分系統(tǒng)設計 96
3.2.4 導航與通信分系統(tǒng)設計 104
3.2.5 控制與監(jiān)控分系統(tǒng)設計 107
3.2.6 環(huán)境監(jiān)測分系統(tǒng)設計 108
3.3 浮體阻力預報與船型優(yōu)化 109
3.3.1 計算模型的建立 109
3.3.2 系列船型方案優(yōu)化及性能評估 111
3.3.3 計算結果對比及優(yōu)船型選擇 117
3.4 本章小結 118
參考文獻 118
4 波浪驅動水面機器人的運動建模與預報 120
4.1 波浪驅動水面機器人動力學建模研究進展 120
4.2 柔鏈張緊假設下運動建模與預報 124
4.2.1 運動學分析 124
4.2.2 動力學建模 129
4.2.3 模型系數計算 138
4.2.4 海浪與統(tǒng)計分析 141
4.2.5 運動仿真與分析 143
4.3 柔鏈可放松假設下運動建模與預報 165
4.3.1 柔鏈放松時浮體和潛體的動力學模型 166
4.3.2 切換過程中判斷準則與狀態(tài)傳遞 169
4.3.3 運動仿真與分析 172
4.4 艏向響應模型辨識與預報 178
4.4.1 運動數學建模 178
4.4.2 模型參數辨識方法 181
4.4.3 艏向響應模型參數辨識與分析 183
4.4.4 運動仿真與分析 185
4.5 基于環(huán)境參數的航速預測模型 187
4.5.1 線性航速預測模型 188
4.5.2 基于波浪模型的航速預測模型 192
4.6 本章小結 200
參考文獻 200
5 波浪驅動水面機器人的運動控制 202
5.1 智能控制系統(tǒng)設計 202
5.1.1 控制系統(tǒng)體系結構概述 202
5.1.2 智能行為分析 206
5.1.3 控制系統(tǒng)結構設計 207
5.2 基于改進S 面方法的艏向控制 212
5.2.1 S 面控制器及其參數優(yōu)化方法 212
5.2.2 基于舵角補償的改進S 面控制方法 215
5.2.3 仿真試驗與分析 217
5.3 基于艏向信息融合的航向控制 221
5.3.1 浮潛多體艏向動態(tài)耦合模型 221
5.3.2 偏移比例系數估計算法 223
5.3.3 艏向信息融合策略 224
5.3.4 潛體艏向控制方法 224
5.3.5 仿真試驗與分析 225
5.4 基于航點制導的航跡跟蹤 227
5.4.1 濾波方法 228
5.4.2 航點制導算法 229
5.4.3 改進航點制導算法 230
5.4.4 仿真試驗與分析 233
5.5 實艇試驗與分析 234
5.5.1 水池試驗與分析 234
5.5.2 海上試驗與分析 238
5.6 本章小結 243
參考文獻 243
6波浪驅動水面機器人的應用分析 245
6.1 波浪驅動水面機器人的優(yōu)勢分析 245
6.1.1 典型移動觀測平臺的性能對比 245
6.1.2 波浪驅動水面機器人的主要優(yōu)勢 247
6.2 波浪驅動水面機器人的典型應用 249
6.2.1 科學研究 249
6.2.2 商業(yè)用途 250
6.2.3 軍事應用 250
6.3 本章小結 251
參考文獻 252
索引 253
彩圖