摘要:仿生波動(dòng)推進(jìn)方式具有機(jī)動(dòng)性好,、適應(yīng)性強(qiáng),、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì),在水下機(jī)器人應(yīng)用中具有廣闊前景,。為提高仿生波動(dòng)鰭推進(jìn)速度,、減小質(zhì)量與體積、提高可靠性,,提出了一種基于凸輪驅(qū)動(dòng)的模塊化仿生波動(dòng)推進(jìn)器,,基于自抗擾控制方法實(shí)現(xiàn)仿生波動(dòng)鰭的頻率連續(xù)精確控制。針對(duì)波動(dòng)鰭仿生構(gòu)型進(jìn)行設(shè)計(jì),,對(duì)正弦波發(fā)生機(jī)構(gòu)進(jìn)行理論計(jì)算與運(yùn)動(dòng)仿真,,推導(dǎo)了凸輪機(jī)構(gòu)瞬時(shí)效率公式,平均效率最高可達(dá)83.6%,。以波動(dòng)鰭輸出頻率為控制目標(biāo),建立了波動(dòng)鰭控制模型,。理論推導(dǎo)與流體仿真結(jié)果表明,,在定常頻率下波動(dòng)鰭內(nèi)部特性與外部負(fù)載均呈非線性時(shí)變效應(yīng),。設(shè)計(jì)了線性自抗擾波頻控制器,基于STM32單片機(jī)搭建了波動(dòng)鰭測(cè)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,,在低頻與高頻下波動(dòng)鰭均能準(zhǔn)確跟蹤期望頻率,響應(yīng)曲線平緩連續(xù)且無超調(diào),,穩(wěn)態(tài)波動(dòng)誤差小于2.3%。當(dāng)頻率為3Hz時(shí),自抗擾控制器與PID控制器輸出波動(dòng)誤差分別為6.3%和2.1%,,自抗擾控制精度提高66.7%,。研究結(jié)果表明,該模塊化仿生波動(dòng)推進(jìn)器控制精度高,、集成度好,,可任意數(shù)量配置到仿生水下機(jī)器人上,具有較好的應(yīng)用價(jià)值,。