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本发明公开了一种基于水弹性力学、流固耦合和虚拟阻尼的船用鳍阻抗控制方法，旨在解决船用鳍在水中的主动柔顺控制问题，具体包括以下步骤：建立鳍体的欧拉‑拉格朗日动力学方程，以中心轴的转动角度、角速度和角加速度作为系统输入，并引入期望参考力实现力跟踪效果，以中心轴作为末端执行器，得到以鳍体为外部物体的阻抗控制系统，将流体对鳍体产生的附加特性整合到鳍体的阻抗特性，设计基于流固耦合的阻抗控制方法；最后进行稳定性分析，证明系统的阻抗误差收敛到零或零的邻域；同时，依据阻抗参数选取规则，以确定虚拟阻尼的方式实现参数优化，实现阻抗控制系统的参数优化。本发明贴近实际，柔顺控制效果好，力和位置跟踪更为准确。

本发明的目的是提出一种基于流固耦合的船用鳍柔顺控制研究方法，改进现有的船用鳍控制方法。为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：基于流固耦合的船用鳍柔顺控制研究，具体包括以下步骤：S1：选取单自由度的船用鳍刚性模型为研究对象，由中心轴提供动力鳍体做俯仰运动，忽略鳍体运动过程中的变形，ν表示无穷远处来流速度，a为半弦长，弦长为b，最大厚度为c，中心轴位于该鳍体弦长中心位置，且与重心、压心重合，用θ表示鳍体中心线绕轴转动后相对于水平基准线P的角度，对于绕中心轴转动的船用鳍模型，将期望驱动力矩与接触力转换到单个电机的力矩作差，再通过阻抗模型转换为电机旋转的角度量，就实现了单自由度的阻抗控制。

船用鳍作为一种高端海洋工程装备应用非常广泛，船用鳍控制更是众多学者的热点研究方向。工作于大气环境中的机翼控制已发展的较为成熟，并在航空领域得到大量的应用，但船用鳍由于工作环境相较于大气是更为复杂多变的水域，考虑到水下环境与船用鳍的流固耦合作用，对鳍的控制则更为复杂与困难。传统的控制方法很少考虑鳍的柔顺性，影响鳍的工作效能，缩短船舶设备的使用寿命。

阻抗控制是较为经典的柔顺控制方法，阻抗控制可以得到相对准确的驱动力矩，提高控制效果，阻抗控制方法对环境变化具有很强的鲁棒性，更能满足工程上的实际情况。但是很多情况下得到的阻抗控制参数并不能使系统达到要求的控制效果，需要进一步对阻抗参数进行优化。

此技术为哈尔滨理工大学孙明晓研发，承担本专科及研究生层次普通高等学历教育工作承担科学技术研究工作并为社会提供相关服务

(1)本发明根据水弹性力学原理，基于流固耦合效应，将流体对鳍体的附加负载与鳍体的载荷特性进行整合计算，得到更接近真实情况的控制对象，避免了直接分析流体与鳍体的相互作用力，而是将两者整合为同一控制对象，既考虑了鳍的应用环境，又较为方便的解决了鳍运动建模问题；

(2)建立基于绕中心轴旋转的单自由度阻抗控制方法，以中心轴为阻抗控制系统的末端执行器，以经过流固耦合作用分析的鳍体为外界接触环境，可以直接建立阻抗控制方程。考虑流固耦合作用的鳍体阻抗参数，阻抗控制经常达不到很好的控制效果，可使系统处于大于等于临界阻尼的方式，将阻尼参数设定为虚拟阻尼，提高阻抗控制效果；

(3)设置虚拟阻尼参数后并基于流固耦合的阻抗控制系统，相对于未改进阻抗控制系统的稳态误差降低37.5％；改进后系统无明显超调现象，原阻抗控制系统超调量达78.1％；改进后系统调整时间减少82.4％。

技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地保定，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。