欠驱动水面船舶运动控制

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《欠驱动水面船舶运动控制》，孟威，刘杨，李建文 著，出版社： 科学出版社。

科学出版社是由中国科学院编译局与1930年创建的龙门联合书局于1954年8月合并成立的；目前公司年出版新书3000多种，期刊500多种，形成了以科学（S）、技术（T）、医学（M）、教育（E）、人文社科（H）为主要出版领域的业务架构。

目录

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。

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

2.2Lyapunov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