船舶智能控制与自动化系统

船舶智能控制与自动化系统PDF电子书下载

交通运输

作者：郭晨等着
出版社：北京：科学出版社
出版年份：2018
ISBN：9787030557049
页数：390 页

图书介绍：本书论述现代船舶中应用的主要自动化系统并着重介绍了其中智能控制理论与技术的成功应用。全书内容共8章，第一章为智能控制与船舶自动化系统综述；第2至7章分别深入讨论了船舶自动舵智能控制；船舶减摇鳍智能控制；船舶动力定位智能控制系统；船舶操纵与主推进联合智能控制；船舶智能导航系统；船舶智能避碰系统和自主式水下航行器运动智能控制。查看图书目录点击购买PDF全本电子书上一篇：中国高速公路建设实录上海高速公路建设实录新版下一篇：上汽大众车系经典案例365例 《船舶智能控制与自动化系统》目录 标签：智能控制船舶自动化控制智能

第1章智能控制与船舶自动化系统概述1

1.1智能控制概述1

1.1.1智能控制的基本概念2

1.1.2智能控制的研究对象3

1.1.3智能控制的结构理论4

1.1.4几种典型的智能控制系统6

1.1.5智能控制与传统控制的关系17

1.1.6智能控制的前景和展望18

1.2船舶自动化系统概述19

1.2.1船舶运动控制装置22

1.2.2船舶操纵与主推进联合智能控制24

1.2.3运输船舶的自主智能控制与无人驾驶25

1.2.4自主式水下航行器的运动智能控制27

1.3典型船舶自动化系统28

1.3.1船舶自动舵控制系统28

1.3.2船舶柴油主机遥控系统30

1.3.3船舶减摇鳍控制系统31

1.3.4船舶动力定位系统33

1.3.5船舶电站自动化系统34

参考文献36

第2章船舶自动舵智能控制38

2.1概述38

2.1.1船舶自动舵系统简介38

2.1.2船舶自动舵系统实例41

2.2水面船舶操纵运动数学模型47

2.2.1标准的三自由度船舶平面运动数学模型47

2.2.2简化的三自由度船舶平面运动数学模型48

2.3“育鲲”轮船舶运动数学模型仿真算例49

2.4船舶自动舵智能控制算法53

2.4.1船舶航迹跟踪Backstepping鲁棒控制53

2.4.2船舶航迹保持分段鲁棒自适应切换镇定智能控制63

2.4.3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72

2.5小结81

参考文献82

第3章船舶减摇鳍智能控制84

3.1船舶横摇减摇技术综述84

3.1.1舭龙骨84

3.1.2减摇水舱85

3.1.3减摇鳍85

3.1.4舵减摇86

3.1.5零低航速减摇鳍86

3.1.6联合控制减摇技术87

3.2海浪数学模型88

3.2.1波幅模型与海浪频谱88

3.2.2波倾角模型与波倾角频谱89

3.2.3海浪数字仿真91

3.3船舶横摇运动数学模型94

3.3.1船舶线性横摇受力分析94

3.3.2线性横摇运动数学模型96

3.3.3船舶非线性横摇运动数学模型98

3.3.4船舶横摇运动数字仿真100

3.4船舶横摇运动预报101

3.4.1船舶横摇运动时间序列小波分析101

3.4.2基于小波变换和神经网络组合模型的横摇运动预测104

3.5船舶横摇减摇控制方法107

3.5.1船舶横摇减摇原理107

3.5.2船舶减摇鳍逆模式小波神经网络自适应控制111

3.5.3船舶横摇减摇滑模控制117

3.6小结126

参考文献126

第4章船舶动力定位系统智能控制128

4.1船舶动力定位系统的基本概念128

4.1.1船舶动力定位系统的定义128

4.1.2船舶动力定位系统的组成128

4.1.3船舶动力定位系统的原理129

4.2船舶动力定位系统建模130

4.2.1船舶动力定位系统的运动模型131

4.2.2船舶动力定位系统的推力分配模型135

4.2.3船舶动力定位系统建模实例137

4.3船舶动力定位系统的控制141

4.3.1船舶动力定位系统控制方法分类141

4.3.2工业范式下的船舶动力定位控制142

4.3.3模型范式下的船舶动力定位控制142

4.3.4抗扰范式下的船舶动力定位控制160

4.3.5船舶动力定位控制的发展方向172

4.4小结173

参考文献173

第5章船舶运动与主推进装置联合智能控制176

5.1船舶运动与主推进装置联合控制机理176

5.1.1船舶运动控制的复杂性176

5.1.2船舶运动与主推进装置控制存在强耦合性177

5.1.3船舶运动与主推进装置联合控制的方法与意义178

5.2线性变参数系统控制的数学基础179

5.2.1赋范空间、Banach空间、内积空间、Hilbert空间及零空间179

5.2.2信号范数和系统范数180

5.2.3凸集、凸包及凸体180

5.2.4 Hermite矩阵和矩阵Kronecker乘积181

5.2.5线性矩阵不等式182

5.2.6基于LMI的H∞鲁棒控制184

5.3线性变参数控制理论191

5.3.1线性变参数控制理论的基本方法191

5.3.2 LPV多胞系统193

5.3.3切换LPV系统简介194

5.3.4多胞变增益状态反馈H∞控制195

5.4船舶航向LPV控制196

5.4.1船舶运动模型LPV表示196

5.4.2 LPV多胞输出反馈航向控制199

5.4.3基于切换LPV的船舶航向控制203

5.5基于极点配置的LPV状态反馈船舶运动联合智能控制207

5.5.1基于圆域极点配置的多胞变增益状态反馈H∞控制器设计208

5.5.2船舶航向与柴油主机联合智能控制210

5.5.3欠驱动船舶直线航迹与柴油主机LPV联合智能控制216

5.5.4浅水域船舶航向与柴油主机LPV联合智能控制221

5.6小结225

参考文献227

第6章船舶智能导航系统230

6.1船舶导航系统简介231

6.1.1无线电导航系统234

6.1.2卫星导航系统235

6.1.3组合导航系统236

6.2综合船桥系统的配置和功能239

6.2.1综合船桥系统的配置239

6.2.2综合船桥系统的船舶导航功能241

6.3船舶综合船桥系统网络技术241

6.3.1概述241

6.3.2三层结构的一体化网络体系242

6.3.3网络通信协议244

6.3.4网络冗余性设计246

6.4综合船桥系统导航信息融合247

6.4.1基本原理和主要任务247

6.4.2滤波方法和算法248

6.5粒子滤波在多传感器融合中的应用260

6.5.1集中式融合的标准粒子滤波260

6.5.2二阶集中式粒子滤波261

6.5.3二阶自适应权值粒子滤波的多传感器信息算法262

6.5.4仿真结果与实验分析263

6.6基于FNN的GPS/INS/LOG组合导航方法的应用269

6.6.1 GPS/INS/LOG组合导航模型269

6.6.2 GPS/INS/LOG组合导航系统271

6.6.3基于FNN的GPS/INS/LOG组合导航系统272

6.6.4实船实验276

6.7小结281

参考文献282

第7章船舶智能避碰系统284

7.1概述284

7.1.1船舶避碰285

7.1.2船舶决策支持系统285

7.2船舶避碰方法研究286

7.2.1船舶避碰基本概念286

7.2.2船舶避碰研究现状288

7.2.3船舶避碰研究分析290

7.3基于软计算方法的船舶智能避碰294

7.3.1基于神经网络的船舶智能避碰294

7.3.2基于遗传算法的船舶智能避碰296

7.3.3基于模糊逻辑的船舶智能避碰301

7.4船舶航迹规划研究312

7.4.1船舶航迹数学模型的建立312

7.4.2航路规划317

7.4.3算法运行速度的提高319

7.4.4计算结果321

7.5船舶操纵决策支持系统325

7.5.1船舶操纵决策支持系统概述325

7.5.2船舶操纵决策支持系统结构326

7.5.3航迹库算法327

7.5.4模拟结果328

7.6小结334

参考文献335

第8章欠驱动自主式水下航行器的运动智能控制337

8.1概述337

8.2欠驱动AUV运动模型及其特性分析340

8.2.1欠驱动AUV运动学方程340

8.2.2欠驱动AUV动力学方程344

8.2.3欠驱动AUV运动系统特性分析346

8.3欠驱动AUV控制系统构成351

8.4欠驱动AUV基本运动智能控制353

8.4.1欠驱动AUV运动控制概述353

8.4.2欠驱动AUV的航速控制358

8.4.3欠驱动AUV的航向智能控制362

8.4.4欠驱动AUV的纵倾及深度控制364

8.5欠驱动AUV目标跟踪智能控制367

8.5.1欠驱动AUV三维路径跟踪控制367

8.5.2欠驱动AUV轨迹跟踪控制373

8.6小结382

参考文献382

附录本书部分专业术语中英文对照表384

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摘要：本文以“船舶智能控制与自动化系统.pdf电子书版文档下载”为中心，从系统概述、关键技术、应用领域和发展趋势四个方面对船舶智能控制与自动化系统进行了详细阐述，旨在为读者提供全面了解该系统的途径。

1、系统概述

船舶智能控制与自动化系统是利用现代信息技术和自动化技术，对船舶进行智能化控制和管理的系统。该系统主要包括船舶动力系统、导航系统、通信系统、监控系统等，通过集成多种传感器、执行器和控制系统，实现对船舶的自动化、智能化操作。

系统概述中，船舶智能控制与自动化系统具有以下特点：首先，系统具有高度集成性，将多种功能模块集成于一体，提高了系统的可靠性和稳定性；其次，系统具有智能化程度高，能够根据船舶运行状态和环境变化，自动调整控制策略；最后，系统具有远程监控和远程控制功能，便于实现船舶的远程管理和维护。

船舶智能控制与自动化系统的应用，有助于提高船舶运行效率，降低能耗，减少船舶事故，保障船舶安全。随着我国航运业的快速发展，船舶智能控制与自动化系统在船舶领域的应用越来越广泛。

2、关键技术

船舶智能控制与自动化系统涉及多项关键技术，主要包括传感器技术、控制技术、通信技术和数据处理技术等。

传感器技术是船舶智能控制与自动化系统的核心，通过安装各种传感器，实时获取船舶运行状态和环境信息。控制技术主要包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等，实现对船舶的精确控制。通信技术是实现船舶与岸基、船舶与船舶之间信息交换的关键，主要包括卫星通信、无线通信等。数据处理技术则是对采集到的数据进行处理和分析，为船舶智能控制提供依据。

随着技术的不断发展，船舶智能控制与自动化系统的关键技术也在不断更新和优化。例如，新型传感器、高性能控制器和大数据处理技术的应用，将进一步提升船舶智能控制与自动化系统的性能和可靠性。

3、应用领域

船舶智能控制与自动化系统在多个领域得到广泛应用，主要包括船舶动力系统、导航系统、通信系统和监控系统等。

在船舶动力系统中，智能控制与自动化技术可以实现船舶发动机的优化控制，提高燃油效率，降低排放。在导航系统中，智能控制与自动化技术可以实现船舶的自动导航，提高航行安全。在通信系统中，智能控制与自动化技术可以实现船舶与岸基、船舶与船舶之间的实时通信。在监控系统中，智能控制与自动化技术可以实现船舶运行状态的实时监控，及时发现并处理故障。

随着我国航运业的快速发展，船舶智能控制与自动化系统的应用领域将不断拓展，为我国航运事业的发展提供有力支撑。

4、发展趋势

船舶智能控制与自动化系统的发展趋势主要体现在以下几个方面：一是智能化程度不断提高，系统将具备更强的自主决策和自适应能力；二是集成化程度不断提高，系统将实现更多功能的集成；三是网络化程度不断提高，系统将实现与互联网的深度融合；四是绿色化程度不断提高，系统将更加注重节能减排。

随着技术的不断创新和发展，船舶智能控制与自动化系统将在未来航运业中发挥越来越重要的作用，为我国航运事业的发展注入新的活力。

总结：

本文从系统概述、关键技术、应用领域和发展趋势四个方面对船舶智能控制与自动化系统进行了详细阐述，旨在为读者提供全面了解该系统的途径。船舶智能控制与自动化系统作为航运业的重要技术支撑，将在未来航运业的发展中发挥越来越重要的作用。

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