杜爽 袁小花

西南科技大学信息工程学院自动化系，四川 绵阳 621000

仿生鱼的运动控制算法设计与仿真实现

杜爽 袁小花

西南科技大学信息工程学院自动化系，四川 绵阳 621000

仿生鱼技术涉及控制学、流体力学、结构物理，材料学等多方面的知识，本文在对鱼类游动形态研究的基础上利用MATLAB软件对鱼类游动模型进行了仿真，并建立了数学模型，推导出了鱼类游动姿态曲线函数，进而设计了运动控制系统。

仿生鱼；舵机；控制系统；MATLAB

引言

鱼类在水中具有游动效率高、机动性能好以及对环境扰动小等优点[1]，仿生鱼技术的研究已经成为仿生机器人方面的热点之一[2]。鱼类推进机理的研究引起越来越多研究者的兴趣，越来越多的理论研究为仿生鱼技术的发展起到了非常重要的作用。如今，仿生机器鱼的研究正朝着多学科结合、多目标任务控制的方向发展[4]。

本文针对以上现象以“波动推进理论”[3]为理论基础，通过MATLAB仿真仿生机器鱼在摆动过程中的姿态曲线，提取了鱼体脊椎的抽象物理模型，同时，以波动推进理论为控制理论结合时序控制算法，实现了仿生鱼的运动控制。

1 仿生鱼物理结构分析

鱼类身体的构造是由于数根脊椎骨连接而成的，所以鱼类摆动的身体可以看成一系列的铰链连接组成的摆链系统。根据波动推进理论[2]的分析，可以提取鱼类摆动部位的结构形态的物理模型，模型中相关参数有:摆动部位占鱼身总长的比例（K），摆动关结数（N），以及各关节之间的长度比例（L1:L2:…:Ln）。……