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水下航行器跟蹤控制的非線性理論分析

作者：張利軍//姜大鵬//胡忠輝
出版社：科學
ISBN：9787030592781

出版日期：2019/11/01
裝幀：平裝
頁數：228

人民幣：RMB 108 元售價：元

內容大鋼

本書是近些年作者在非線性控制理論以及水下航行器（UUV）運動控制理論方面研究成果的總結和提煉。內容由三部分組成：非線性控制理論基本概念和UUV運動控制原理；UUV平面運動控制非線性設計理論；UUV空間運動的非線性控制設計理論。本書大部分內容是對作者近年來發表的相關領域的學術論文的梳理，強調非線性控制理論在UUV運動控制問題中的探索和實踐，突出理論性和前瞻性。
本書可作為控制科學與工程、船舶與海洋工程等相關學科領域的研究生和科研工作者的參考用書。

作者介紹

張利軍//姜大鵬//胡忠輝

前言
第1章  緒論
  1.1  背景描述
  1.2  UUV的發展狀況
    1.2.1  國外發展狀況
    1.2.2  國內發展狀況
  1.3  UUV系統特性分析
  1.4  UUV跟蹤問題描述
  1.5  UUV跟蹤控制技術的國內外研究現狀
    1.5.1  國外研究現狀
    1.5.2  國內研究現狀
第2章  非線性控制理論相關的基本知識
  2.1  非線性系統穩定性理論的基本知識
    2.1.1  穩定性基本概念
    2.1.2  拉薩爾不變原理和巴爾伯拉特引理
    2.1.3  有界性與最終有界性
  2.2  微分幾何基礎知識
  2.3  廣義預測控制理論的基本知識
第3章  UUV建模與分析
  3.1  UUV的六自由度模型
    3.1.1  坐標系與運動參數定義
    3.1.2  運動學模型
    3.1.3  UUV的六自由度動力學方程
  3.2  UUV特性分析
    3.2.1  水平面運動特性分析
    3.2.2  垂直面運動特性分析
    3.2.3  區間約束特性分析
    3.2.4  不對稱性特性分析
  3.3  UUV運動過程中擾動量分析
  3.4  UUV硬體結構和控制模擬系統概述
    3.4.1  UUV硬體結構
    3.4.2  UUV路徑跟蹤控制模擬系統
  3.5  UUV運動模型的操縱性模擬
    3.5.1  水平面Z形機動
    3.5.2  垂直面超越機動
    3.5.3  空間螺旋運動
第4章  UUV定深問題的自適應輸出反饋控制設計
  4.1  引言
  4.2  UUV垂直面運動模型簡化
  4.3  自適應輸出反饋控制器結構及穩定性分析
    4.3.1  觀測器設計
    4.3.2  控制器設計及穩定性分析
  4.4  模擬結果與分析
    4.4.1  有效性驗證
    4.4.2  魯棒性驗證
第5章  載體坐標系下UUV近水面路徑跟蹤控制設計
  5.1  引言
  5.2  近水面UUV動態模型
  5.3  近水面UUV運動控制設計
  5.4  穩定性分析

  5.5  模擬結果與分析
    5.5.1  有效性驗證
    5.5.2  魯棒性驗證
第6章  帶有輸入時延的UUV遠程預測控制設計
  6.1  引言
  6.2  問題描述和預備知識
  6.3  系統的辨識
  6.4  遠程預測控制和穩定性分析
    6.4.1  預測模型
    6.4.2  預測誤差系統的穩定性分析
    6.4.3  遠程預測控制器設計
    6.4.4  數值模擬
  6.5  UUV遠程預測控制設計及穩定性分析
    6.5.1  觀測器設計
    6.5.2  神經網路自適應控制器
    6.5.3  魯棒控制器設計
    6.5.4  局部子系統穩定性分析
    6.5.5  UUV遠程預測控制
  6.6  UUV運動控制模擬分析
第7章  Serret-Frenet坐標系下UUV路徑跟蹤控制設計
  7.1  引言
  7.2  UUV動態模型
  7.3  UUV運動學路徑跟蹤控制設計
  7.4  UUV動力學路徑跟蹤控制設計
  7.5  模擬結果與分析
    7.5.1  直線參考路徑
    7.5.2  曲線參考路徑
第8章  基於自適應反步法的UUV空間路徑點跟蹤控制設計
  8.1  引言
  8.2  視線法導航方法簡述
  8.3  基於視線法的運動學誤差方程
  8.4  控制器設計
  8.5  穩定性分析
  8.6  UUV三維路徑點跟蹤控制模擬
第9章  基於反步法的UUV三維路徑跟蹤控制設計
  9.1  引言
  9.2  基於虛擬嚮導的UUV運動學誤差方程推導
    9.2.1  UUV運動學誤差方程推導
    9.2.2  動力學方程
  9.3  基於反步法的欠驅動UUV空間路徑跟蹤控制設計
    9.3.1  UUV動力學穩定性分析
    9.3.2  UUV運動學穩定性分析
  9.4  閉環系統穩定性分析
  9.5  UUV的三維路徑跟蹤控制實驗設計及模擬
    9.5.1  模擬實驗設計問題描述
    9.5.2  空間螺旋曲線的路徑跟隨控制模擬
第10章  基於濾波反步法的UUV三維軌跡跟蹤控制設計
  10.1  引言
  10.2  基於反步法的欠驅動UUV三維軌跡跟蹤控制
    10.2.1  控制目標

    10.2.2  坐標變換
    10.2.3  控制設計
    10.2.4  穩定性分析
  10.3  濾波反步法簡述
    10.3.1  濾波器設計
    10.3.2  濾波反步法設計
  10.4  基於濾波反步法的欠驅動UUV水平面軌跡跟蹤控制
    10.4.1  位置控制
    10.4.2  偏航角控制
    10.4.3  速度和偏航角速度控制
    10.4.4  閉環系統穩定性分析
  10.5  基於濾波反步法的欠驅動UUV三維軌跡跟蹤控制
    10.5.1  變數定義說明
    10.5.2  橫向速度和垂向速度有界性證明
    10.5.3  控制器設計
    10.5.4  UUV三維軌跡跟蹤閉環系統穩定性分析
  10.6  模擬實驗分析
    10.6.1  UUV水平面軌跡跟蹤控制
    10.6.2  UUV三維軌跡跟蹤控制
參考文獻
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附錄B
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