欠驅動水面船舶運動控制

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《欠驅動水面船舶運動控制》，孟威，劉楊，李建文 著，出版社： 科學出版社。

科學出版社是由中國科學院編譯局與1930年創建的龍門聯合書局於1954年8月合併成立的；目前公司年出版新書3000多種，期刊500多種，形成了以科學（S）、技術（T）、醫學（M）、教育（E）、人文社科（H）為主要出版領域的業務架構。

目錄

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。

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

2.2Lyapunov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絡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

5.2.3穩定性分析84

5.2.4仿真研究85

5.3基於LOS的路徑跟蹤控制89

5.3.1問題描述89

5.3.2控制器設計90

5.3.3穩定性分析95

5.3.4仿真研究100

5.4基於參考路徑參數化的神經網絡路徑跟蹤控制101

5.4.1路徑參數化102

5.4.2控制器設計103

5.4.3穩定性分析105

5.4.4仿真研究106

5.5本章小結108

第6章欠驅動水面船舶的軌跡跟蹤控制110

6.1精確模型的欠驅動水面船舶軌跡跟蹤控制110

6.1.1問題描述111

6.1.2控制器設計112

6.1.3穩定性分析115

6.1.4仿真研究116

6.2不確定模型的欠驅動水面船舶魯棒自適應軌跡跟蹤控制119

6.2.1問題描述119

6.2.2不確定參數控制器設計121

6.2.3外界干擾自適應控制器設計124

6.2.4穩定性分析125

6.2.5仿真研究127

6.3基於全局動態非線性滑模的欠驅動水面船舶軌跡跟蹤控制136

6.3.1問題描述137

6.3.2控制器設計139

6.3.3零動力穩定性分析143

6.3.4仿真研究145

6.4本章小結147

第7章欠驅動水面船舶的編隊控制149

7.1精確模型的欠驅動水面船舶非線性滑模編隊控制149

7.1.1問題描述149

7.1.2控制器設計152

7.1.3穩定性分析155

7.1.4仿真研究157

7.2模型參數不確定和未建模不確定項影響的欠驅動水面船舶魯棒自適應全局滑模編隊控制159

7.2.1問題描述160

7.2.2控制器設計163

7.2.3穩定性分析167

7.2.4仿真研究169

7.3領導船速度未知的欠驅動水面船舶全局滑模編隊控制175

7.3.1問題描述175

7.3.2控制器設計178

7.3.3穩定性分析183

7.3.4仿真研究184

7.4網絡通信受限的欠驅動水面船舶分層編隊控制189

7.4.1問題描述189

7.4.2保性能穩定性分析198

7.4.3輸出反饋保性能控制器設計199

7.4.4仿真研究201

7.5本章小結205

參考文獻206