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