波浪驅(qū)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(fēng)能 4
1.1.4 海洋溫差能 5
1.2 海洋能驅(qū)動海洋機器人發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2.1 太陽能驅(qū)動海洋機器人 6
1.2.2 風(fēng)能驅(qū)動水面機器人 7
1.2.3 海洋溫差能驅(qū)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(qū)動水面機器人研究進展 10
1.3.1 波浪驅(qū)動船發(fā)展現(xiàn)狀 10
1.3.2 波浪驅(qū)動水面機器人研制現(xiàn)狀 12
1.3.3 波浪驅(qū)動水面機器人研究展望 17
1.4 本書結(jié)構(gòu) 18
參考文獻(xiàn) 18
2 波浪驅(qū)動水面機器人的推進機理分析 22
2.1 波浪驅(qū)動水面機器人推進機理 22
2.1.1 波浪驅(qū)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(xué)概述 28
2.2.1 流體力學(xué)原理 28
2.2.2 計算流體力學(xué)方法 34
2.3 浮體完全響應(yīng)假設(shè)下潛體水動力性能分析 36
2.3.1 潛體數(shù)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(qū)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(jié)果對比 77
2.6 本章小結(jié) 79
參考文獻(xiàn) 80
3 波浪驅(qū)動水面機器人的總體設(shè)計 81
3.1 波浪驅(qū)動水面機器人的設(shè)計原理 81
3.1.1 設(shè)計目標(biāo) 81
3.1.2 設(shè)計方法 82
3.1.3 設(shè)計程序 85
3.2 波浪驅(qū)動水面機器人的方案設(shè)計 87
3.2.1 總體方案設(shè)計 87
3.2.2 推進與操縱分系統(tǒng)設(shè)計 91
3.2.3 能源分系統(tǒng)設(shè)計 96
3.2.4 導(dǎo)航與通信分系統(tǒng)設(shè)計 104
3.2.5 控制與監(jiān)控分系統(tǒng)設(shè)計 107
3.2.6 環(huán)境監(jiān)測分系統(tǒng)設(shè)計 108
3.3 浮體阻力預(yù)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(jié)果對比及優(yōu)船型選擇 117
3.4 本章小結(jié) 118
參考文獻(xiàn) 118
4 波浪驅(qū)動水面機器人的運動建模與預(yù)報 120
4.1 波浪驅(qū)動水面機器人動力學(xué)建模研究進展 120
4.2 柔鏈張緊假設(shè)下運動建模與預(yù)報 124
4.2.1 運動學(xué)分析 124
4.2.2 動力學(xué)建模 129
4.2.3 模型系數(shù)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(shè)下運動建模與預(yù)報 165
4.3.1 柔鏈放松時浮體和潛體的動力學(xué)模型 166
4.3.2 切換過程中判斷準(zhǔn)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(yīng)模型辨識與預(yù)報 178
4.4.1 運動數(shù)學(xué)建模 178
4.4.2 模型參數(shù)辨識方法 181
4.4.3 艏向響應(yīng)模型參數(shù)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(shù)的航速預(yù)測模型 187
4.5.1 線性航速預(yù)測模型 188
4.5.2 基于波浪模型的航速預(yù)測模型 192
4.6 本章小結(jié) 200
參考文獻(xiàn) 200
5 波浪驅(qū)動水面機器人的運動控制 202
5.1 智能控制系統(tǒng)設(shè)計 202
5.1.1 控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)概述 202
5.1.2 智能行為分析 206
5.1.3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)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(shù)優(yōu)化方法 212
5.2.2 基于舵角補償?shù)母倪MS 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(shù)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(dǎo)的航跡跟蹤 227
5.4.1 濾波方法 228
5.4.2 航點制導(dǎo)算法 229
5.4.3 改進航點制導(dǎo)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(jié) 243
參考文獻(xiàn) 243
6波浪驅(qū)動水面機器人的應(yīng)用分析 245
6.1 波浪驅(qū)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(qū)動水面機器人的主要優(yōu)勢 247
6.2 波浪驅(qū)動水面機器人的典型應(yīng)用 249
6.2.1 科學(xué)研究 249
6.2.2 商業(yè)用途 250
6.2.3 軍事應(yīng)用 250
6.3 本章小結(jié) 251
參考文獻(xiàn) 252
索引 253
彩圖