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仿生机器鱼原理及应用
作者：沈艳 著
出版社：电子工业出版社
出版时间：2017-02-01
ISBN：9787121303814
定价：¥59.00
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内容简介
由于水环境的恶劣性、复杂性、高度的腐蚀性、强压力和对传感器的不透明性，这使得水环境下的作业任务发生了很大变化，一般的潜水技术已无法适应现代高深度综合考察、研究以及完成各种作业和应用的需要。鱼类经过长期的自然选择，进化出性能完备的游动机能和器官，为人类研制新型水下推进控制系统提供了模仿对象。本书就机器鱼的仿生原理、动态建模以及设计，并就机器鱼的控制策略以及机器鱼群的协同调度进行了深入的探讨。可广泛应用于军事领域、海洋探险、水下考古以及娱乐领域。
作者简介
沈艳，女，成都信息工程大学教授，完成the U.S. National Science Foundation 、863”计划、国家自然科学基金、总装备部、总参谋部、四川省科技厅、广东省产学研项目等国家、省部级科研项目以及企事业委托项目20余项，在《NeuroComputing》、《计算机学报》等杂志及国际会议上发表学术论文50余篇，其中SCI检索6篇，EI检索30篇，曾获 ICESS2008*佳论文奖，出版学术专著1部，教材4部，授权10项国家专利，多种学术刊物审稿人。
目录
目 录
第1章 绪论\t（1）
1．1 仿生机器鱼研究的背景\t（1）
1．2 仿生机器鱼的发展与现状\t（4）
1．2．1 仿生机器鱼系统研制\t（5）
1．2．2 仿生机器鱼推进机理研究\t（11）
1．2．3 仿生机器鱼控制方法研究\t（12）
1．2．4 多仿生机器鱼协调与协作研究\t（13）
1．3 仿生机器鱼的研究内容\t（15）
1．4 本书的主要工作及组织结构\t（16）
1．5 小结\t（17）
参考文献\t（17）
第2章 鱼类游动机理\t（23）
2．1 引言\t（23）
2．2 鱼类鱼鳍描述\t（24）
2．3 鱼类推进模式\t（25）
2．4 ?科模式推进机理\t（27）
2．5 小结\t（29）
参考文献\t（29）
第3章 仿生机器鱼动态建模\t（31）
3．1 引言\t（31）
3．2 仿生机器鱼运动学模型\t（31）
3．2．1 尾鳍的运动学模型\t（31）
3．2．2 机器鱼运动学模型\t（32）
3．3 仿生机器鱼动力学建模\t（34）
3．3．1 仿生机器鱼受力分析\t（34）
3．3．2 仿生机器鱼动力学模型\t（35）
3．3．3 仿真及实验验证\t（41）
3．4 仿生机器鱼能耗建模\t（48）
3．4．1 仿生机器鱼能耗分析\t（48）
3．4．2 能耗测量主要技术手段\t（49）
3．4．3 仿生机器鱼能耗模型\t（52）
3．5 小结\t（62）
参考文献\t（62）
第4章 仿生机器鱼机总体设计\t（66）
4．1 引言\t（66）
4．2 仿生机器鱼总体方案设计\t（66）
4．3 仿生机器鱼机械结构设计\t（68）
4．3．1 现有机器鱼机构比较和分析\t（68）
4．3．2 机器鱼鱼体设计\t（70）
4．3．3 机器鱼尾鳍设计\t（71）
4．3．4 机器鱼重心调节\t（72）
4．3．5 机器鱼制作\t（73）
4．4 仿生机器鱼硬件设计\t（75）
4．4．1 主控制模块\t（77）
4．4．2 运动模块\t（80）
4．4．3 感知模块\t（84）
4．4．4 无线通信模块\t（85）
4．4．5 供电模块\t（86）
4．5 仿生机器鱼软件设计\t（89）
4．5．1 机器鱼软件设计\t（89）
4．5．2 上位机软件设计\t（104）
4．6 机器鱼的典型应用\t（107）
4．6．1 机器鱼在水环境监测中的应用\t（107）
4．6．2 盐湖环境的多机器鱼应用\t（114）
4．7 小结\t（115）
参考文献\t（115）
第5章 仿生机器鱼运动控制策略\t（120）
5．1 引言\t（120）
5．2 仿生机器鱼的基本运动控制方法\t（121）
5．2．1 速度控制方法\t（121）
5．2．2 游动方向控制方法\t（122）
5．2．3 点到点控制方法\t（122）
5．3 仿生机器鱼的运动控制方法\t（123）
5．3．1 基于PID的控制方法\t（123）
5．3．2 基于模糊的控制方法\t（126）
5．3．3 基于智能算法的控制方法\t（130）
5．3．4 基于能量考虑运动控制方法\t（134）
5．4 小结\t（138）
参考文献\t（138）
第6章 多机器鱼协调与协作技术\t（142）
6．1 引言\t（142）
6．2 机器鱼节点模型\t（143）
6．2．1 感知模型\t（143）
6．2．2 通信模型\t（146）
6．2．3 运动模型\t（147）
6．3 多仿生机器鱼能量有效的任务分配\t（147）
6．3．1 粒子群优化算法\t（148）
6．3．2 任务分配数学描述\t（151）
6．3．3 仿真实验\t（153）
6．4 基于Bezier曲线的多仿生机器鱼路径跟踪\t（156）
6．4．1 Bezier曲线\t（156）
6．4．2 Bezier曲线路径跟踪\t（157）
6．4．3 实验结果与分析\t（159）
6．5 基于虚拟力的多机器鱼群避碰避障\t（160）
6．5．1 人工势场法\t（160）
6．5．2 机器鱼虚拟力分析\t（160）
6．5．3 仿真实验\t（163）
6．6 多机器鱼能量有效的目标跟踪\t（166）
6．6．1 目标运动模型\t（166）
6．6．2 测量模型\t（167）
6．6．3 机器鱼调度算法设计\t（167）
6．6．4 仿真实验\t（169）
6．7 多机器鱼编队控制\t（173）
6．7．1 队形控制\t（173）
6．7．2 任务描述\t（176）
6．7．3 一致性编队算法\t（179）
6．7．4 仿真与实验\t（179）
6．8 小结\t（181）
参考文献\t（182）
第1章 绪论\t（1）
1．1 仿生机器鱼研究的背景\t（1）
1．2 仿生机器鱼的发展与现状\t（4）
1．2．1 仿生机器鱼系统研制\t（5）
1．2．2 仿生机器鱼推进机理研究\t（11）
1．2．3 仿生机器鱼控制方法研究\t（12）
1．2．4 多仿生机器鱼协调与协作研究\t（13）
1．3 仿生机器鱼的研究内容\t（15）
1．4 本书的主要工作及组织结构\t（16）
1．5 小结\t（17）
参考文献\t（17）
第2章 鱼类游动机理\t（23）
2．1 引言\t（23）
2．2 鱼类鱼鳍描述\t（24）
2．3 鱼类推进模式\t（25）
2．4 ?科模式推进机理\t（27）
2．5 小结\t（29）
参考文献\t（29）
第3章 仿生机器鱼动态建模\t（31）
3．1 引言\t（31）
3．2 仿生机器鱼运动学模型\t（31）
3．2．1 尾鳍的运动学模型\t（31）
3．2．2 机器鱼运动学模型\t（32）
3．3 仿生机器鱼动力学建模\t（34）
3．3．1 仿生机器鱼受力分析\t（34）
3．3．2 仿生机器鱼动力学模型\t（35）
3．3．3 仿真及实验验证\t（41）
3．4 仿生机器鱼能耗建模\t（48）
3．4．1 仿生机器鱼能耗分析\t（48）
3．4．2 能耗测量主要技术手段\t（49）
3．4．3 仿生机器鱼能耗模型\t（52）
3．5 小结\t（62）
参考文献\t（62）
第4章 仿生机器鱼机总体设计\t（66）
4．1 引言\t（66）
4．2 仿生机器鱼总体方案设计\t（66）
4．3 仿生机器鱼机械结构设计\t（68）
4．3．1 现有机器鱼机构比较和分析\t（68）
4．3．2 机器鱼鱼体设计\t（70）
4．3．3 机器鱼尾鳍设计\t（71）
4．3．4 机器鱼重心调节\t（72）
4．3．5 机器鱼制作\t（73）
4．4 仿生机器鱼硬件设计\t（75）
4．4．1 主控制模块\t（77）
4．4．2 运动模块\t（80）
4．4．3 感知模块\t（84）
4．4．4 无线通信模块\t（85）
4．4．5 供电模块\t（86）
4．5 仿生机器鱼软件设计\t（89）
4．5．1 机器鱼软件设计\t（89）
4．5．2 上位机软件设计\t（104）
4．6 机器鱼的典型应用\t（107）
4．6．1 机器鱼在水环境监测中的应用\t（107）
4．6．2 盐湖环境的多机器鱼应用\t（114）
4．7 小结\t（115）
参考文献\t（115）
第5章 仿生机器鱼运动控制策略\t（120）
5．1 引言\t（120）
5．2 仿生机器鱼的基本运动控制方法\t（121）
5．2．1 速度控制方法\t（121）
5．2．2 游动方向控制方法\t（122）
5．2．3 点到点控制方法\t（122）
5．3 仿生机器鱼的运动控制方法\t（123）
5．3．1 基于PID的控制方法\t（123）
5．3．2 基于模糊的控制方法\t（126）
5．3．3 基于智能算法的控制方法\t（130）
5．3．4 基于能量考虑运动控制方法\t（134）
5．4 小结\t（138）
参考文献\t（138）
第6章 多机器鱼协调与协作技术\t（142）
6．1 引言\t（142）
6．2 机器鱼节点模型\t（143）
6．2．1 感知模型\t（143）
6．2．2 通信模型\t（146）
6．2．3 运动模型\t（147）
6．3 多仿生机器鱼能量有效的任务分配\t（147）
6．3．1 粒子群优化算法\t（148）
6．3．2 任务分配数学描述\t（151）
6．3．3 仿真实验\t（153）
6．4 基于Bezier曲线的多仿生机器鱼路径跟踪\t（156）
6．4．1 Bezier曲线\t（156）
6．4．2 Bezier曲线路径跟踪\t（157）
6．4．3 实验结果与分析\t（159）
6．5 基于虚拟力的多机器鱼群避碰避障\t（160）
6．5．1 人工势场法\t（160）
6．5．2 机器鱼虚拟力分析\t（160）
6．5．3 仿真实验\t（163）
6．6 多机器鱼能量有效的目标跟踪\t（166）
6．6．1 目标运动模型\t（166）
6．6．2 测量模型\t（167）
6．6．3 机器鱼调度算法设计\t（167）
6．6．4 仿真实验\t（169）
6．7 多机器鱼编队控制\t（173）
6．7．1 队形控制\t（173）
6．7．2 任务描述\t（176）
6．7．3 一致性编队算法\t（179）
6．7．4 仿真与实验\t（179）
6．8 小结\t（181）
参考文献\t（182）
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