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欠驱动水面船舶运动控制
作者：孟威，刘杨，李建文 著
出版社：科学出版社
出版时间：2019-11-01
ISBN：9787030629159
定价：¥99.00
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内容简介
欠驱动水面船舶模型具有非线性、欠驱动、非完整、不确定等特性，因此欠驱动水面船舶运动控制既有理论上的困难，更是一个工程难题。《欠驱动水面船舶运动控制》介绍3自由度欠驱动水面船舶数学模型，分析欠驱动水面船舶运动学模型和动力学模型的特点，并利用非线性控制（包括滑模控制方法和反步法）和稳定性分析理论，设计欠驱动水面船舶的1输入2输出和2输入3输出镇定控制方法、路径跟踪和轨迹跟踪控制方法，以及领导船速度未知和通信受限情况下的编队控制方法。《欠驱动水面船舶运动控制》在设计控制方法时遵循先简单后复杂的原则，先采用精确模型后采用不确定模型，先针对单艘船舶后针对多艘船舶进行控制方法设计。
作者简介
暂缺《欠驱动水面船舶运动控制》作者简介
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 欠驱动水面船舶镇定控制研究进展 1
1.2 欠驱动水面船舶跟踪控制研究进展 4
1.3 欠驱动水面船舶编队控制研究进展 10
第2章 非线性系统稳定性分析基础 16
2.1 微分几何理论基础 16
2.2 Lyapunov稳定性理论 18
第3章 欠驱动水面船舶运动数学模型 24
3.1 参考坐标系 24
3.2 运动学模型 26
3.3 动力学模型 27
3.3.1 刚体运动方程 27
3.3.2 流体动力和力矩 29
3.3.3 回复力和力矩 31
3.3.4 外部干扰力和力矩 32
3.3.5 推进力和力矩 35
3.3.6 模型总结 35
3.4 欠驱动水面船舶3自由度数学模型 36
3.4.1 标准的3自由度水面船舶平面运动数学模型 36
3.4.2 简化的3自由度水面船舶平面运动数学模型 38
3.5 欠驱动水面船舶的可控性分析 39
3.6 本章小结 41
第4章 欠驱动水面船舶镇定控制 42
4.1 直线航迹镇定控制 42
4.1.1 问题描述 42
4.1.2 控制器设计及稳定性分析 44
4.1.3 仿真研究 50
4.2 欠驱动水面船舶动力定位和靠泊镇定控制 53
4.2.1 问题描述 53
4.2.2 控制器设计及稳定性分析 54
4.2.3 仿真研究 59
4.3 本章小结 66
第5章 欠驱动水面船舶的路径跟踪控制 67
5.1 基于精确模型的欠驱动水面船舶滑模路径跟踪控制 67
5.1.1 问题描述 67
5.1.2 控制器设计 69
5.1.3 稳定性分析 72
5.1.4 仿真研究 73
5.2 基于全局滑模控制的欠驱动水面船舶神经网络稳定自适应路径跟踪控制 78
5.2.1 问题描述 78
5.2.2 控制器设计 79
5.2.3 稳定性分析 84
5.2.4 仿真研究 85
5.3 基于LOS的路径跟踪控制 89
5.3.1 问题描述 89
5.3.2 控制器设计 90
5.3.3 稳定性分析 95
5.3.4 仿真研究 100
5.4 基于参考路径参数化的神经网络路径跟踪控制 101
5.4.1 路径参数化 102
5.4.2 控制器设计 103
5.4.3 稳定性分析 105
5.4.4 仿真研究 106
5.5 本章小结 108
第6章 欠驱动水面船舶的轨迹跟踪控制 110
6.1 精确模型的欠驱动水面船舶轨迹跟踪控制 110
6.1.1 问题描述 111
6.1.2 控制器设计 112
6.1.3 稳定性分析 115
6.1.4 仿真研究 116
6.2 不确定模型的欠驱动水面船舶鲁棒自适应轨迹跟踪控制 119
6.2.1 问题描述 119
6.2.2 不确定参数控制器设计 121
6.2.3 外界干扰自适应控制器设计 124
6.2.4 稳定性分析 125
6.2.5 仿真研究 127
6.3 基于全局动态非线性滑模的欠驱动水面船舶轨迹跟踪控制 136
6.3.1 问题描述 137
6.3.2 控制器设计 139
6.3.3 零动力稳定性分析 143
6.3.4 仿真研究 145
6.4 本章小结 147
第7章 欠驱动水面船舶的编队控制 149
7.1 精确模型的欠驱动水面船舶非线性滑模编队控制 149
7.1.1 问题描述 149
7.1.2 控制器设计 152
7.1.3 稳定性分析 155
7.1.4 仿真研究 157
7.2 模型参数不确定和未建模不确定项影响的欠驱动水面船舶鲁棒自适应全局滑模编队控制 159
7.2.1 问题描述 160
7.2.2 控制器设计 163
7.2.3 稳定性分析 167
7.2.4 仿真研究 169
7.3 领导船速度未知的欠驱动水面船舶全局滑模编队控制 175
7.3.1 问题描述 175
7.3.2 控制器设计 178
7.3.3 稳定性分析 183
7.3.4 仿真研究 184
7.4 网络通信受限的欠驱动水面船舶分层编队控制 189
7.4.1 问题描述 189
7.4.2 保性能稳定性分析 198
7.4.3 输出反馈保性能控制器设计 199
7.4.4 仿真研究 201
7.5 本章小结 205
参考文献 206
前言
第1章 绪论 1
1.1 欠驱动水面船舶镇定控制研究进展 1
1.2 欠驱动水面船舶跟踪控制研究进展 4
1.3 欠驱动水面船舶编队控制研究进展 10
第2章 非线性系统稳定性分析基础 16
2.1 微分几何理论基础 16
2.2 Lyapunov稳定性理论 18
第3章 欠驱动水面船舶运动数学模型 24
3.1 参考坐标系 24
3.2 运动学模型 26
3.3 动力学模型 27
3.3.1 刚体运动方程 27
3.3.2 流体动力和力矩 29
3.3.3 回复力和力矩 31
3.3.4 外部干扰力和力矩 32
3.3.5 推进力和力矩 35
3.3.6 模型总结 35
3.4 欠驱动水面船舶3自由度数学模型 36
3.4.1 标准的3自由度水面船舶平面运动数学模型 36
3.4.2 简化的3自由度水面船舶平面运动数学模型 38
3.5 欠驱动水面船舶的可控性分析 39
3.6 本章小结 41
第4章 欠驱动水面船舶镇定控制 42
4.1 直线航迹镇定控制 42
4.1.1 问题描述 42
4.1.2 控制器设计及稳定性分析 44
4.1.3 仿真研究 50
4.2 欠驱动水面船舶动力定位和靠泊镇定控制 53
4.2.1 问题描述 53
4.2.2 控制器设计及稳定性分析 54
4.2.3 仿真研究 59
4.3 本章小结 66
第5章 欠驱动水面船舶的路径跟踪控制 67
5.1 基于精确模型的欠驱动水面船舶滑模路径跟踪控制 67
5.1.1 问题描述 67
5.1.2 控制器设计 69
5.1.3 稳定性分析 72
5.1.4 仿真研究 73
5.2 基于全局滑模控制的欠驱动水面船舶神经网络稳定自适应路径跟踪控制 78
5.2.1 问题描述 78
5.2.2 控制器设计 79
5.2.3 稳定性分析 84
5.2.4 仿真研究 85
5.3 基于LOS的路径跟踪控制 89
5.3.1 问题描述 89
5.3.2 控制器设计 90
5.3.3 稳定性分析 95
5.3.4 仿真研究 100
5.4 基于参考路径参数化的神经网络路径跟踪控制 101
5.4.1 路径参数化 102
5.4.2 控制器设计 103
5.4.3 稳定性分析 105
5.4.4 仿真研究 106
5.5 本章小结 108
第6章 欠驱动水面船舶的轨迹跟踪控制 110
6.1 精确模型的欠驱动水面船舶轨迹跟踪控制 110
6.1.1 问题描述 111
6.1.2 控制器设计 112
6.1.3 稳定性分析 115
6.1.4 仿真研究 116
6.2 不确定模型的欠驱动水面船舶鲁棒自适应轨迹跟踪控制 119
6.2.1 问题描述 119
6.2.2 不确定参数控制器设计 121
6.2.3 外界干扰自适应控制器设计 124
6.2.4 稳定性分析 125
6.2.5 仿真研究 127
6.3 基于全局动态非线性滑模的欠驱动水面船舶轨迹跟踪控制 136
6.3.1 问题描述 137
6.3.2 控制器设计 139
6.3.3 零动力稳定性分析 143
6.3.4 仿真研究 145
6.4 本章小结 147
第7章 欠驱动水面船舶的编队控制 149
7.1 精确模型的欠驱动水面船舶非线性滑模编队控制 149
7.1.1 问题描述 149
7.1.2 控制器设计 152
7.1.3 稳定性分析 155
7.1.4 仿真研究 157
7.2 模型参数不确定和未建模不确定项影响的欠驱动水面船舶鲁棒自适应全局滑模编队控制 159
7.2.1 问题描述 160
7.2.2 控制器设计 163
7.2.3 稳定性分析 167
7.2.4 仿真研究 169
7.3 领导船速度未知的欠驱动水面船舶全局滑模编队控制 175
7.3.1 问题描述 175
7.3.2 控制器设计 178
7.3.3 稳定性分析 183
7.3.4 仿真研究 184
7.4 网络通信受限的欠驱动水面船舶分层编队控制 189
7.4.1 问题描述 189
7.4.2 保性能稳定性分析 198
7.4.3 输出反馈保性能控制器设计 199
7.4.4 仿真研究 201
7.5 本章小结 205
参考文献 206
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