本书结合作者二十多年来从事船舶控制工程领域的研究工作，详细阐述了船舶航行与姿态控制、船载设备控制等领域的理论、方法和工程应用，尤其是模糊控制、神经网络、遗传算法、支持向量机、鲁棒控制、抗饱和控制等现代控制理论与智能算法在船舶控制工程中的应用研究。主要包括船舶多自由度运动数学建模、船舶横摇减摇鳍模糊控制、船舶航行抗饱和控制、船舶航向／横摇鲁棒控制、船舶航迹／航向神经网络控制、船舶舵／翼舵-鳍／翼鳍联合智能控制、船舶航向及机炉协调支持向量机复合控制、船舶航行控制系统故障在线智能预报、船载三轴稳定平台姿态控制、船舶航迹／航向容错控制等。本书内容丰富，题材新颖，工程背景强，在章节内容上力求完整性与独立性，尤其注重理论与实践的结合。
本书可作为从事船舶控制工程、控制理论与控制工程相关专业的教师、研究生、高年级本科生的课程教材与教学用书，亦可作为船舶控制工程研究和设计人员的参考书。
样章试读
目录
- 前言
第1章 绪论
1.1 船舶控制工程概述
1.1.1 船舶横摇控制
1.1.2 船舶航向控制
1.1.3 船舶航向/横摇控制
1.1.4 船舶航迹/航向控制
1.1.5 船载三轴稳定平台姿态控制
1.2 现代控制理论概述
1.2.1 智能控制理论
1.2.2 鲁棒控制理论
1.2.3 抗饱和控制理论
1.2.4 容错控制理论
1.3 现代船舶控制工程概述
1.4 全书结构内容安排
第2章 船舶运动及海洋干扰建模
2.1 引言
2.2 参考坐标系
2.3 船舶六自由度运动建模
2.3.1 平移运动三方程
2.3.2 旋转运动三方程
2.3.3 空间六自由度一般方程
2.4 船舶运动模型简化
2.4.1 船舶四自由度耦合运动方程
2.4.2 船舶水平面运动线性化模型
2.4.3 方程右端诸项推导
2.5 船舶运动模型参数的计算
2.5.1 附加质量和附加惯性矩的估算
2.5.2 耦合运动模型黏性水动力系数的估算
2.5.3 线性模型黏性水动力系数的估算
2.5.4 船舶耦合运动模型水动力系数计算结果
2.5.5 船舶线性简化模型水动力系数计算结果
2.6 海洋干扰建模
2.6.1 海浪干扰建模
2.6.2 海风干扰建模
2.6.3 海流干扰建模
2.7 小结
第3章 船舶减摇鳍模糊控制
3.1 引言
3.2 基础知识
3.2.1 模糊控制理论的发展
3.2.2 模糊遗传算法优化理论
3.2.3 模糊控制理论基础
3.3 船舶减摇鳍遗传模糊PID复合控制
3.3.1 遗传模糊PID复合控制器结构
3.3.2 模糊控制器设计
3.3.3 遗传模糊优化控制器设计
3.3.4 遗传模糊PID复合控制器设计
3.4 船舶减摇鳍控制系统仿真研究
3.4.1 船舶减摇鳍PID控制仿真
3.4.2 船舶减摇鳍GA-FCPID复合控制仿真
3.4.3 船舶减摇鳍控制系统仿真分析
3.5 小结
第4章 船舶航向控制系统抗饱和控制
4.1 引言
4.2 基础知识
4.2.1 Lyapunov稳定性
4.2.2 吸引域估计
4.2.3 L_2增益
4.2.4 凸集分析
4.2.5 线性凸包法
4.2.6 LMI与凸优化
4.3 抗饱和控制算法
4.3.1 问题描述
4.3.2 控制器设计
4.3.3 主要结果
4.3.4 LMI优化求解
4.4 船舶航向保持静态抗饱和控制
4.4.1 船舶航向保持运动建模
4.4.2 舵驱动系统建模
4.4.3 船舶航向保持控制器设计
4.4.4 系统仿真
4.5 船舶航向转向抗饱和控制
4.5.1 船舶航向转向运动建模
4.5.2 船舶航向转向静态抗饱和控制
4.5.3 船舶航向转向饱和有限时间控制
4.5.4 系统仿真
4.6 小结
第5章 船舶航向/横摇鲁棒控制
5.1 引言
5.2 基础知识
5.2.1 参数摄动系统的线性分式表示
5.2.2 线性分式变换与参数摄动系统
5.2.3 简单函数参数摄动系统的线性分式表示
5.2.4 多项式函数参数摄动系统的线性分式表示
5.2.5 有理函数参数摄动系统的线性分式表示
5.3 船舶横摇H_∞鲁棒控制
5.3.1 H_∞灵敏度极小化
5.3.2 船舶横摇减摇与H_∞灵敏度极小化
5.3.3 控制器输出约束问题
5.3.4 船舶横摇减摇系统H_∞鲁棒控制器设计
5.3.5 系统仿真
5.4 船舶航向H_∞鲁棒控制
5.4.1 航向控制系统H_∞鲁棒控制与μ综合
5.4.2 基于μ综合的航向控制系统H_∞鲁棒控制器设计
5.4.3 系统仿真
5.5 船舶航向/横摇H_∞鲁棒控制
5.5.1 航向/横摇联合控制原理
5.5.2 航向/横摇联合H_∞控制的模型研究
5.5.3 基于μ综合的航向/横摇联合H_∞鲁棒控制器设计
5.5.4 系统仿真
5.6 小结
第6章 船舶航迹/航向神经网络控制
6.1 引言
6.2 基础知识
6.2.1 神经网络研究进展
6.2.2 模糊神经网络的分类
6.2.3 神经网络与模糊逻辑融合
6.3 模糊神经网络控制器研究
6.3.1 模糊神经网络控制器的设计
6.3.2 模糊神经网络控制器的优化
6.4 免疫遗传模糊神经网络研究
6.4.1 遗传算法理论分析
6.4.2 免疫模糊遗传算法研究
6.5 船舶航迹/航向神经网络控制研究
6.5.1 船舶航迹/航向控制过程分析
6.5.2 船舶航迹/航向神经网络控制器结构设计
6.5.3 基于免疫模糊遗传算法的优化设计
6.5.4 船舶航迹/航向神经网络控制系统仿真
6.6 小结
第7章 船舶舵/翼舵-鳍/翼鳍联合智能控制
7.1 引言
7.2 舵/翼舵水动力特性建模
7.2.1 舵/翼舵水动力系数回归模型
7.2.2 回归模型参数估计
7.2.3 回归模型显著性检验
7.3 鳍/翼鳍水动力特性建模
7.3.1 鳍/翼鳍水动力系数回归模型
7.3.2 回归模型参数估计
7.3.3 回归模型显著性检验
7.4 系统驱动能量方程
7.4.1 舵/翼舵驱动能量方程建立
7.4.2 鳍/翼鳍驱动能量方程建立
7.5 舵角/翼舵角智能决策器
7.5.1 舵角/翼舵角分配规则研究
7.5.2 舵角/翼舵角分配规则的遗传算法实现
7.6 鳍角/翼鳍角智能决策器
7.6.1 鳍角/翼鳍角分配规则研究
7.6.2 鳍角/翼鳍角分配规则的遗传算法实现
7.7 航向/横摇-舵/翼舵-鳍/翼鳍联合鲁棒控制
7.7.1 基于H2/H_∞控制的航向/横摇鲁棒调节器研究
7.7.2 基于μ理论的航向/横摇鲁棒调节器研究
7.7.3 系统仿真
7.8 小结
第8章 船舶航向及机炉协调支持向量机复合控制
8.1 引言
8.2 基础知识
8.2.1 支持向量机基础知识
8.2.2 在线式支持向量机算法
8.2.3 支持向量机的参数选择
8.3 船舶航向鲁棒最小二乘支持向量机控制
8.3.1 鲁棒支持向量机控制器设计
8.3.2 船舶航向鲁棒最小二乘支持向量机控制系统仿真
8.4 船舶机炉支持向量机协调智能控制
8.4.1 支持向量机复合智能控制器设计
8.4.2 船舶机炉支持向量机协调智能控制系统仿真
8.5 小结
第9章 船舶航行控制系统故障在线智能预报
9.1 引言
9.2 基础知识
9.2.1 支持向量机回归算法
9.2.2 支持向量机回归算法预报能力分析
9.2.3 支持向量机回归算法在故障预报中的应用
9.3 船舶航行控制系统故障建模
9.3.1 船舶航行控制系统故障模式及原因分析
9.3.2 船舶航行控制系统故障树构建
9.3.3 船舶航行控制系统故障建模
9.4 故障预报并行优化技术研究
9.4.1 改进人工鱼群算法
9.4.2 优化模型的建立
9.5 支持向量机算法性能多目标优化研究
9.5.1 支持向量机算法性能评价指标
9.5.2 支持向量机算法性能的多目标优化
9.5.3 基于免疫鱼群算法的支持向量机算法性能多目标优化
9.6 船舶航行控制系统故障在线组合预报研究
9.6.1 组合预报的基本原理及方法
9.6.2 船舶航行控制系统故障组合预报模型建立
9.6.3 基于小波网络的组合预报模型中最优权系数的确定
9.6.4 船舶航行控制系统故障组合预报仿真
9.6.5 可视化船舶航行控制系统故障在线预报
9.7 小结
第10章 船载三轴稳定平台姿态控制
10.1 引言
10.2 基础知识
10.2.1 非线性系统理论基础
10.2.2 Lyapunov稳定性理论
10.2.3 微分几何理论基础
10.2.4 干扰解耦问题
10.3 船载三轴稳定平台动力学建模研究
10.3.1 船载三轴稳定平台坐标系的定义与坐标变换
10.3.2 动量与动量矩定理
10.3.3 各框架旋转运动方程的建立
10.3.4 船载三轴稳定平台运动方程的展开形式
10.3.5 模型仿真研究
10.4 船载三轴稳定平台动力学特性分析与模型简化
10.4.1 三轴稳定平台动力学特性分析
10.4.2 模型简化研究
10.5 船载三轴稳定平台可测干扰解耦研究
10.5.1 多变量非线性系统的反馈线性化
10.5.2 非线性系统可量测干扰解耦
10.5.3 不确定非线性系统的鲁棒干扰解耦
10.5.4 船载三轴稳定平台可测干扰解耦
10.6 船载三轴稳定平台鲁棒输出跟踪控制
10.6.1 输出跟踪与参数化误差动态方程
10.6.2 具有可调参数的不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪控制
10.6.3 船载三轴稳定平台鲁棒输出跟踪控制
10.7 小结
第11章 船舶航迹/航向解析容错控制
11.1 引言
11.2 基础知识
11.3 船舶航向控制系统故障描述
11.3.1 执行器类故障数学描述
11.3.2 传感器类故障数学描述
11.3.3 系统两类故障统一数学模型
11.4 鲁棒容错控制研究
11.4.1 基于Lyapunov的鲁棒容错控制研究
11.4.2 故障工况下船桨舵水动力系数分析
11.4.3 船舶故障工况下鲁棒容错控制器设计
11.5 重构容错控制研究
11.5.1 智能故障诊断技术研究
11.5.2 重构容错控制技术
11.5.3 传感器重构容错控制研究
11.5.4 执行器重构容错控制研究
11.6 船舶航迹/航向容错控制系统
11.6.1 分步容错控制策略思想
11.6.2 大型船舶航迹/航向容错控制系统研究
11.6.3 大型船舶航迹/航向智能容错控制系统仿真
11.6.4 仿真结果分析
11.7 小结
参考文献
京公网安备 11010102004214号