波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)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(dòng)海洋機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2.1 太陽能驅(qū)動(dòng)海洋機(jī)器人 6
1.2.2 風(fēng)能驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人 7
1.2.3 海洋溫差能驅(qū)動(dòng)水下機(jī)器人 8
1.2.4 混合動(dòng)力型海洋機(jī)器人 9
1.3 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人研究進(jìn)展 10
1.3.1 波浪驅(qū)動(dòng)船發(fā)展現(xiàn)狀 10
1.3.2 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人研制現(xiàn)狀 12
1.3.3 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)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(dòng)水面機(jī)器人的推進(jìn)機(jī)理分析 22
2.1 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人推進(jìn)機(jī)理 22
2.1.1 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人推進(jìn)機(jī)理研究進(jìn)展 23
2.1.2 水下仿生推進(jìn)研究進(jìn)展 25
2.2 計(jì)算流體力學(xué)概述 28
2.2.1 流體力學(xué)原理 28
2.2.2 計(jì)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(dòng)力性能分析 36
2.3.1 潛體數(shù)值建模 36
2.3.2 單拍動(dòng)水翼水動(dòng)力性能 42
2.3.3 串列擺動(dòng)水翼水動(dòng)力性能 46
2.4 浮體和潛體運(yùn)動(dòng)耦合下推進(jìn)水動(dòng)力性能分析 53
2.4.1 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程及受力分析 53
2.4.2 水動(dòng)力計(jì)算原理與方法 54
2.4.3 推進(jìn)水動(dòng)力性能分析 59
2.5 水池試驗(yàn)研究 70
2.5.1 水池試驗(yàn)方案 70
2.5.2 水池試驗(yàn)與分析 72
2.5.3 試驗(yàn)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(dòng)水面機(jī)器人的總體設(shè)計(jì) 81
3.1 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人的設(shè)計(jì)原理 81
3.1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo) 81
3.1.2 設(shè)計(jì)方法 82
3.1.3 設(shè)計(jì)程序 85
3.2 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人的方案設(shè)計(jì) 87
3.2.1 總體方案設(shè)計(jì) 87
3.2.2 推進(jìn)與操縱分系統(tǒng)設(shè)計(jì) 91
3.2.3 能源分系統(tǒng)設(shè)計(jì) 96
3.2.4 導(dǎo)航與通信分系統(tǒng)設(shè)計(jì) 104
3.2.5 控制與監(jiān)控分系統(tǒng)設(shè)計(jì) 107
3.2.6 環(huán)境監(jiān)測分系統(tǒng)設(shè)計(jì) 108
3.3 浮體阻力預(yù)報(bào)與船型優(yōu)化 109
3.3.1 計(jì)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(jì)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(dòng)水面機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)建模與預(yù)報(bào) 120
4.1 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模研究進(jìn)展 120
4.2 柔鏈張緊假設(shè)下運(yùn)動(dòng)建模與預(yù)報(bào) 124
4.2.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 124
4.2.2 動(dòng)力學(xué)建模 129
4.2.3 模型系數(shù)計(jì)算 138
4.2.4 海浪與統(tǒng)計(jì)分析 141
4.2.5 運(yùn)動(dòng)仿真與分析 143
4.3 柔鏈可放松假設(shè)下運(yùn)動(dòng)建模與預(yù)報(bào) 165
4.3.1 柔鏈放松時(shí)浮體和潛體的動(dòng)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(yùn)動(dòng)仿真與分析 172
4.4 艏向響應(yīng)模型辨識與預(yù)報(bào) 178
4.4.1 運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dòng)水面機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制 202
5.1 智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì) 207
5.2 基于改進(jìn)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(bǔ)償?shù)母倪M(jìn)S 面控制方法 215
5.2.3 仿真試驗(yàn)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(dòng)態(tài)耦合模型 221
5.3.2 偏移比例系數(shù)估計(jì)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(yàn)與分析 225
5.4 基于航點(diǎn)制導(dǎo)的航跡跟蹤 227
5.4.1 濾波方法 228
5.4.2 航點(diǎn)制導(dǎo)算法 229
5.4.3 改進(jìn)航點(diǎn)制導(dǎo)算法 230
5.4.4 仿真試驗(yàn)與分析 233
5.5 實(shí)艇試驗(yàn)與分析 234
5.5.1 水池試驗(yàn)與分析 234
5.5.2 海上試驗(yàn)與分析 238
5.6 本章小結(jié) 243
參考文獻(xiàn) 243
6波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人的應(yīng)用分析 245
6.1 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人的優(yōu)勢分析 245
6.1.1 典型移動(dòng)觀測平臺(tái)的性能對比 245
6.1.2 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)器人的主要優(yōu)勢 247
6.2 波浪驅(qū)動(dòng)水面機(jī)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