波浪驅動水面機器人（簡體書）

波浪驅動水面機器人技術作為一個前沿研究熱點，其出現不過十五年，而國內研究起步於 2012 年。《波浪驅動水面機器人》系統、深入地總結了作者近年來在波浪驅動水面機器人技術領域的主要研究成果與工程實踐經驗，凝練並深入探討了波浪驅動水面機器人基礎技術問題。《波浪驅動水面機器人》共 6 章，內容主要包括波浪驅動水面機器人的推進機理分析、總體設計、運動建模與預報、運動控制以及應用分析。

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 風能 4 1.1.4 海洋溫差能 5 1.2 海洋能驅動海洋機器人發展現狀 5 1.2.1 太陽能驅動海洋機器人 6 1.2.2 風能驅動水面機器人 7 1.2.3 海洋溫差能驅動水下機器人 8 1.2.4 混合動力型海洋機器人 9 1.3 波浪驅動水面機器人研究進展 10 1.3.1 波浪驅動船發展現狀 10 1.3.2 波浪驅動水面機器人研製現狀 12 1.3.3 波浪驅動水面機器人研究展望 17 1.4 本書結構 18 參考文獻 18 2 波浪驅動水面機器人的推進機理分析 22 2.1 波浪驅動水面機器人推進機理 22 2.1.1 波浪驅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 計算流體力學概述 28 2.2.1 流體力學原理 28 2.2.2 計算流體力學方法 34 2.3 浮體完全響應假設下潛體水動力性能分析 36 2.3.1 潛體數值建模 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 試驗與理論結果對比 77 2.6 本章小結 79 參考文獻 80 3 波浪驅動水面機器人的總體設計 81 3.1 波浪驅動水面機器人的設計原理 81 3.1.1 設計目標 81 3.1.2 設計方法 82 3.1.3 設計程序 85 3.2 波浪驅動水面機器人的方案設計 87 3.2.1 總體方案設計 87 3.2.2 推進與操縱分系統設計 91 3.2.3 能源分系統設計 96 3.2.4 導航與通信分系統設計 104 3.2.5 控制與監控分系統設計 107 3.2.6 環境監測分系統設計 108 3.3 浮體阻力預報與船型優化 109 3.3.1 計算模型的建立 109 3.3.2 系列船型方案優化及性能評估 111 3.3.3 計算結果對比及優船型選擇 117 3.4 本章小結 118 參考文獻 118 4 波浪驅動水面機器人的運動建模與預報 120 4.1 波浪驅動水面機器人動力學建模研究進展 120 4.2 柔鏈張緊假設下運動建模與預報 124 4.2.1 運動學分析 124 4.2.2 動力學建模 129 4.2.3 模型係數計算 138 4.2.4 海浪與統計分析 141 4.2.5 運動仿真與分析 143 4.3 柔鏈可放鬆假設下運動建模與預報 165 4.3.1 柔鏈放鬆時浮體和潛體的動力學模型 166 4.3.2 切換過程中判斷準則與狀態傳遞 169 4.3.3 運動仿真與分析 172 4.4 艏向響應模型辨識與預報 178 4.4.1 運動數學建模 178 4.4.2 模型參數辨識方法 181 4.4.3 艏向響應模型參數辨識與分析 183 4.4.4 運動仿真與分析 185 4.5 基於環境參數的航速預測模型 187 4.5.1 線性航速預測模型 188 4.5.2 基於波浪模型的航速預測模型 192 4.6 本章小結 200 參考文獻 200 5 波浪驅動水面機器人的運動控制 202 5.1 智能控制系統設計 2025.1.1 控制系統體系結構概述 202 5.1.2 智能行為分析 206 5.1.3 控制系統結構設計 207 5.2 基於改進S 面方法的艏向控制 212 5.2.1 S 面控制器及其參數優化方法 212 5.2.2 基於舵角補償的改進S 面控制方法 215 5.2.3 仿真試驗與分析 217 5.3 基於艏向信息融合的航向控制 221 5.3.1 浮潛多體艏向動態耦合模型 221 5.3.2 偏移比例係數估計算法 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 基於航點制導的航跡跟蹤 227 5.4.1 濾波方法 228 5.4.2 航點制導算法 229 5.4.3 改進航點制導算法 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 243 參考文獻 243 6波浪驅動水面機器人的應用分析 245 6.1 波浪驅動水面機器人的優勢分析 245 6.1.1 典型移動觀測平臺的性能對比 245 6.1.2 波浪驅動水面機器人的主要優勢 247 6.2 波浪驅動水面機器人的典型應用 249 6.2.1 科學研究 249 6.2.2 商業用途 250 6.2.3 軍事應用 250 6.3 本章小結 251 參考文獻 252 索引 253 彩圖