机器海豚的运动学及动力学建模和仿真

摘要

模拟海豚的背腹式运动机理开发新型的水下航行系统,将是微型智能潜艇发展的一个方向.作为基础性理论研究,本文以海豚背腹式摆动推进方程为基础,应用坐标变换的方法,建立了描述海豚尾鳍俯仰 - 沉浮运动的数学模型,在此基础上结合茹科夫斯基举力定理建立了机器海豚的动力学模型.运用Matlab软件对这第一个模型进行了仿真研究,分析了运动学参数ψ对海豚推进性能的影响,讨论了这个参数的最佳取值ψ≈90°.此项研究为机器海豚的设计实现提供了理论依据,同时有助于进一步认识和研究海豚的运动机理.