欠驅動水面船舶運動控制

內容簡介

欠驅動水面船舶模型具有非線性、欠驅動、非完整、不確定等特性，因此欠驅動水面船舶運動控制既有理論上的困難，更是一個工程難題。《欠驅動水面船舶運動控制》介紹3自由度欠驅動水面船舶數學模型，分析欠驅動水面船舶運動學模型和動力學模型的特點，並利用非線性控制（包括滑模控制方法和反步法）和穩定性分析理論，設計欠驅動水面船舶的1輸入2輸出和2輸入3輸出鎮定控制方法、路徑跟蹤和軌跡跟蹤控制方法，以及領導船速度未知和通信受限情況下的編隊控制方法。《欠驅動水面船舶運動控制》在設計控制方法時遵循先簡單後複雜的原則，先採用精確模型後採用不確定模型，先針對單艘船舶後針對多艘船舶進行控制方法設計。

圖書目錄

前言

第1章緒論 1

1.1 欠驅動水面船舶鎮定控制研究進展 1

1.2 欠驅動水面船舶跟蹤控制研究進展 4

1.3 欠驅動水面船舶編隊控制研究進展 10

第2章非線性系統穩定性分析基礎 16

2.1 微分幾何理論基礎 16

2.2 Lyapunov穩定性理論 18

第3章欠驅動水面船舶運動數學模型 24

3.1 參考坐標系 24

3.2 運動學模型 26

3.3 動力學模型 27

3.3.1 剛體運動方程 27

3.3.2 流體動力和力矩 29

3.3.3 回復力和力矩 31

3.3.4 外部干擾力和力矩 32

3.3.5 推進力和力矩 35

3.3.6 模型總結 35

3.4 欠驅動水面船舶3自由度數學模型 36

3.4.1 標準的3自由度水面船舶平面運動數學模型 36

3.4.2 簡化的3自由度水面船舶平面運動數學模型 38

3.5 欠驅動水面船舶的可控性分析 39

3.6 本章小結 41

第4章欠驅動水面船舶鎮定控制 42

4.1 直線航跡鎮定控制 42

4.1.1 問題描述 42

4.1.2 控制器設計及穩定性分析 44

4.1.3 仿真研究 50

4.2 欠驅動水面船舶動力定位和靠泊鎮定控制 53

4.2.1 問題描述 53

4.2.2 控制器設計及穩定性分析 54

4.2.3 仿真研究 59

4.3 本章小結 66

第5章欠驅動水面船舶的路徑跟蹤控制 67

5.1 基於精確模型的欠驅動水面船舶滑模路徑跟蹤控制 67

5.1.1 問題描述 67

5.1.2 控制器設計 69

5.1.3 穩定性分析 72

5.1.4 仿真研究 73

5.2 基於全局滑模控制的欠驅動水面船舶神經網路穩定自適應路徑跟蹤控制 78

5.2.1 問題描述 78

5.2.2 控制器設計 79

欠驅動水面船舶運動控制

基本介紹

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