随着陆地资源日益枯竭,海洋环境资源的争夺越来越激烈,仿生机器鱼因其高效率、高机动性和低噪声的优点,在海洋环境资源探测和开发以及军事战争领域都占据了举足轻重的地位。本文以模仿鱼类游动方式设计的仿生鳍条为研究对象,围绕其姿态测量系统、姿态测量误差分析及处理和运动控制三方面进行研究。主要的内容如下:(1)对本文的研究对象仿生鳍条二维运动机构进行运动学分析,建立了仿生鳍条的基本运动方程和仿生鳍条与电机的运动转换方程,揭示了其运动规律,并通过运动学仿真,实现了对仿生鳍条运动形式直观的展示。(2)仿生鳍条姿态测量系统研究,定义了运动坐标系和仿生鳍条的运动姿态,提出了基于四元数法的仿生鳍条运动姿态实时更新算法。提出了基于MEMS陀螺仪的仿生鳍条姿态测量方案并对测量系统硬件和软件进行了详细设计,为监控仿生鳍条运动和建立反馈控制系统提供支撑和保障。(3)对姿态测量系统误差进行分析和处理,在分析姿态测量系统误差源的基础上,构建了仿生鳍条姿态测量系统误差简化模型。采用基于Allan方差分析的简化方法,得到了基于ADXRS453和ADXRS290的姿态测量系统中角速率随机游走系数R、量化噪声Q和零偏不稳定性B三项主要随机误差的大小。采用卡尔曼滤波算法对姿态测量误差进行处理,通过实验和频域分析证明了卡尔曼滤波能有效提高姿态测量精度。(4)对仿生鳍条运动控制展开研究,设计并搭建了仿生鳍条运动控制实验平台,进行了仿生鳍条摆动和扭转的独立及复合运动控制实验,验证了仿生鳍条二维运动能力和控制系统的有效性。