仿生水下机器人的增强学习姿态镇定

针对一类双波动鳍仿生水下机器人的姿态镇定问题,提出一种基于增强学习的自适应PID控制方法.对增强学习自适应PID控制器进行了具体设计,包括PD控制律和基于增强学习的参数自适应方法.基于实际模型参数对偏航角镇定问题进行了仿真试验.结果表明,经过较小次数的学习控制后,仿生水下机器人的偏航角镇定性能得到明显改善,而且能够在短时间内对一般性扰动进行抑制,表现出了较好的适应性.     

仿生叶轮机构水上推进特性仿真与试验

对一种水上仿生推进装置进行流体力学仿真,并根据处于多种工况下若干组仿真数据,对该推进装置的力学特性进行分析。着重研究并归纳在不同转速和出水高度条件下,推进装置的升力、推力和功率曲线的变化规律,总结有助于仿生推进装置设计与优化的结论。最后,借助叶轮机构试验系统进行相关试验,并用试验数据来印证分析结论的合理性。结果表明,随着转速的提高,推进装置所产生的升力和推力同时增加,机械总效率和推进效率增大,但托举效率减小;当推进装置的轴心距水面越高时,在一定范围内,其推进效率和托举效率越大。合理的结构设计能够大幅提升装置在各种工况下的推进效率和托举效率。     

水下软体机器人柔性驱动方式及其仿生运动机理研究进展

 随着水下作业要求的增加以及软体机器人技术的发展,水下软体机器人的研究成为水下机器人的一个前沿方向。用人工肌肉实现驱动控制并能实现仿生运动的水下软体机器人成为相关领域的研究热点。本文介绍现有水下软体机器人中7类人工肌肉驱动方式,再根据水下软体机器人推进形式,按5种仿生运动形式介绍了现有的水下软体机器人,最后展望了水下软体机器人未来在水下勘探的应用前景。     

用于水下机器人抛载装置的水下电磁铁总体设计

抛载装置是水下机器人的重要安全保障措施,要求具备良好的可靠性和维护性能。与目前广泛采用的多种抛载方式相比较,采用水下电磁铁触发机械抛载装置具有动作可靠,结构简单,使用和维护方便的优点。本文通过分析和提出水下机器人对于电磁铁设计参数和使用工况的具体需求,对电磁铁的各个部分进行了总体设计。     

水黾仿生特性与工程应用研究进展

水黾是一种在湖泊、池塘、湿地中常见的小型昆虫,凭借其腿部具有微纳复合结构而呈现的超疏水特性可稳定站立在水面,受到普遍关注并逐步成为研究热点。已有学者对水黾运动特性开展研究,以期获取设计灵感用以研制功能优异的超疏水表面与功能完善的仿生水黾机器人。从水黾运动特性入手,综述了运动支撑力的测试方法,重点关注以水黾为仿生原型在工程仿生领域中超疏水表面制备、水上行走机器人和跳跃机器人研制的发展现状。超疏水表面的制备应从微形貌特征、制备工艺和生产成本等方面深入研究,仿生水黾机器人的研制需进一步考虑运动、驱动方式和支撑特性。基于水黾腿部微形貌结构特征研制超疏水功效显著且持久的超疏水表面,以及性能优异、功能完备、运动特性高度相似的仿生水黾机器人将是未来发展的主要趋势。     

全回转Z型推进装置在汽车渡船上的应用

对转桨全回转Z型推进装置是一种新型的船舶推进装置,它汇集对转桨和全回转Z型推进装置的双重优点,而且有推进效率高、空泡性能好、减振降噪、节能等优点,是各种自航船舶理想的推进装置,本文着重介绍它的结构特点、安装及其试验有关问题.     

吊舱推进装置操纵策略分析

吊舱推进装置的应用使船舶操纵性得以提升,为深入掌握吊舱推进器的操纵特点,并为吊舱推进器的设计提供基本工况要求,本文结合现有文献及试验数据,对吊舱推进装置及其系统组成成分进行了介绍,梳理了双吊舱推进船舶在转向、减速和紧急制动情况下的操纵策略并分析了不同操纵策略的特点.结果发现:配有双吊舱推进器船舶进行转向操纵时,推进器分...     

喷水推进装置模拟训练系统的转速控制及试验研究

转速的模拟或控制问题是喷水推进装置模拟训练系统极为重要的一个方面,针对喷水推进系统的特点,建立了能够适用于模拟训练仿真的喷水推进系统数学模型。根据实验室现有喷水推进装置样机的实际配置情况,对"变频器-异步电动机-喷水推进装置样机"模拟"柴油机-喷水推进系统"转速问题开展了深入研究,完成了转速调节校正环节设计。转速模拟试验表明:方法有效可行,为提高模拟训练逼真度和训练效果提供了有效可行的技术手段。     

船舶喷水推进装置特性曲线及其计算与绘制方法

本文对船舶喷水推进装置特性曲线的形式及计算绘制方法进行了探讨,并对喷水推进装置特性曲线作了必要的分析和介绍了它的使用方法。     

几何参数对三维仿生运动翼推进性能的影响研究

为了研究几何参数对三维仿生运动翼推进性能的影响,基于IB-LBM算法开发了可在天河2号超级计算机上运行的大规模并行求解器。实现过程包括用浸入边界法在翼型表面构造力函数,并通过插值函数将翼型表面的力函数分散到周围流体网格点,然后通过格子波尔兹曼方法进行流体计算,更新速度场。以椭球翼、平板翼、NACA0012翼、长方体翼为研究对象,系统研究了仿生翼的几何形状对推力系数与涡系结构的影响。研究表明:椭球翼表面的涡系结构饱满且距离翼型表面最近,其推进性能最好;NACA0012翼和平板翼的涡系结构类似,推进性能相近;长方体翼由于钝体效应导致涡系结构细小且距离翼型表面较远,其推进性能最差。研究结果表明,在仿生飞行器设计中,应避免采用类似于长方体外形的钝体仿生翼,椭球翼推进性能最佳,但是由于椭球型质量分布导致对仿生飞行器连接部位质量要求较高,可采用推进性能相近的平板翼。     

脉冲爆轰推进装置中波过程的实验研究与分析

研究了脉冲爆轰推进装置(PDE)中各种波的过程与相互作用,包括爆轰波的建立与传播、爆轰波后的Tay-lor稀疏波以及因开口处气流膨胀产生的反射稀疏波等.在实验中引入了预燃腔从而实现了氢气/空气混合气体的快速起爆.针对实验结果,采用CJ理论以及不带化学反应的多组分Euler方程对整个PDE装置的波运动过程进行了分析,其结果显示出口端反射稀疏波足以排出爆轰管内的爆轰产物,使爆轰管内的压力降低到较低的水平.最后给出了一定燃料/氧化剂的混合气体和初始压力下估算该PDE的推力性能以及最大可能的工作频率的方法.     

格栅安装角对喷水推进泵装置性能影响的数值模拟

为探究格栅安装角对喷水推进泵装置性能的影响,建立了"格栅+推进泵+进水流道+喷嘴+船底水体"的三维几何模型,基于计算流体动力学(CFD)技术对该模型进行数值计算,并对内流场特性、推力性能和水力性能展开分析.分析结果表明:格栅的安装会明显缩小泵装置纵剖面上的高速区范围,但格栅安装角对高速区范围变化影响不大;装设格栅后弯管断面和流道出口断面上的法向流速分布明显变化,随着安装角的增加,该影响减弱;流道出口断面水流较为平顺,法向流速均匀度欠佳,格栅的安装会加剧这种趋势;装设格栅后装置的推力减小,随着格栅安装角的增加,推力会逐渐恢复至无格栅方案时的推力水平;格栅安装角的变化对装置的水力性能影响并不明显;推荐格栅安装角γ选择5°.     

浮式生产储油装置（FPSO）运动姿态在线监测与预警技术

在现代海洋油田开发进程中,浮式生产储油装置（FPSO）应用越来越广泛。国家对海洋环境保护标准越来越高,对FPSO的安全监控要求也在不断提高。文昌13-1/2油田针对＂南海奋进＂FPSO的特点,利用GPS差分定位技术以及国际海事卫星宽带通信技术等高科技手段,成功构建了一套FPSO运动姿态在线监测与预警系统,实现FPSO运动姿态全天候（包括台风撤离无人值守状态）在线监测与预警功能,不间断储存FPSO运动姿态数据,在提高FPSO装置安全性能同时,降低了FPSO位置漂移而导致海底原油管线泄露的风险,也为后续的FPS...