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船舶运动控制PDF电子书下载

交通运输

• 作 者：张显库，贾欣乐编着
• 出 版 社：北京：国防工业出版社
• 出版年份：2006
• ISBN：7118042927
• 页数：212 页

图书介绍：本书介绍船舶运动控制技术理论及应用等。 查看图书目录点击购买PDF全本电子书 上一篇：汽车故障与事故应急处理下一篇：船舶避碰与海上安全研究 《船舶运动控制》目录 标签：编着 船舶 控制 运动

1.1　船舶运动控制概述1

第1章　绪论1

1.2　船舶运动控制研究的基本问题6

1.3　船舶运动控制策略7

习题9

第2章　船舶运动数学模型11

2.1　引言11

2.2　船舶平面运动的线性化数学模型12

2.2.1　船舶平面运动的非线性模型和线性模型13

2.2.2　状态空间型船舶平面运动数学模型15

2.2.3　传递函数型的船舶运动数学模型17

习题18

3.1　神经网络控制引论19

3.1.1　人工神经元与人工神经网络19

第3章　神经网络控制19

3.1.2　ANN的基本结构21

3.1.3　ANN的学习方法22

3.1.4　ANN的特点和优点23

3.1.5　ANN的发展简史24

3.2　MLP的BP训练方法25

3.2.1　MLP的结构和前向算法25

3.2.2　MLP的误差反向回传算法（BP算法）26

3.2.3　有关BP算法的一些问题29

3.2.4　BP算法的一个简例31

3.3　神经网络控制方案概述32

3.3.1　监督控制32

3.3.2　直接逆控制33

3.3.3　间接控制33

3.3.4　直接控制34

3.3.5　内部模型控制35

3.4　监督控制在船舶自动舵中的应用36

3.5　直接控制应用于船舶自动舵37

3.5.1　用于航向保持的SISO神经网络自动舵结构37

3.5.2　直接控制式航向保持器NNC的训练方案38

3.5.3　直接控制式航向保持器NNC的训练方法40

3.5.4　直接控制NNC自动舵的仿真研究结果42

3.6　内部模型控制应用于船舶自动舵42

3.6.1　航向保持环42

3.6.2　转向控制器46

习题47

第4章　模糊控制49

4.1　FLS概论49

4.1.1　人类思维的两种模式49

4.1.2　模糊逻辑系统与模糊逻辑控制49

4.1.3　FLS的发展简史51

4.2　FLC基本原理52

4.3　模糊规则的提取方法62

4.3.1　基于直接匹配的模糊规则抽取方法62

4.3.2　基于乘积空间聚类的模糊规则提取方法65

4.4　FLC在船舶运动控制中的应用67

习题69

第5章　混合智能控制71

5.1　混合智能控制系统引论71

5.2　适应式混合智能系统ANFIS及其在船舶控制领域的应用75

5.2.1　ANFIS的神经网络结构75

5.2.2　ANFIS的训练79

5.2.3　ANFIS用于自动舵控制算法设计84

5.2.4　ANFIS系统小结89

5.3.1 FALCON的结构90

5.3　模糊自适应学习控制网络FALCON及其在船舶运动控制领域的应用90

5.3.2 FALCON的学习策略94

5.3.3　FALCON的应用——船舶航向保持和航向改变的模糊自适应学习控制策略99

5.4　遗传算法（GA）及其在船舶运动控制器优化中的应用105

5.4.1　GA算法概述105

5.4.2　遗传算法的进一步讨论108

5.4.3　GA用于优化Fuzzy Autopilot参数之例112

5.4.4　GA应用于神经网络训练114

5.5　模拟退火算法及其在船舶运动控制器优化中的应用117

5.5.1　SA算法的物理基础117

5.5.2　SA算法119

5.5.3　SA算法在船舶运动控制器优化中的应用121

习题123

6.1　准备知识126

第6章　H∞鲁棒控制126

6.2　H∞鲁棒控制理论概述131

6.3　混合灵敏度算法133

6.3.1　小增益理论133

6.3.2　模型不确定性135

6.3.3　H∞控制的混合灵敏度问题137

6.3.4　H∞标准问题139

6.4　回路成形算法141

6.4.1　回路成形概念及其控制器的直接解法141

6.4.2 回路成形H∞控制算法142

6.5　闭环增益成形控制算法147

6.5.1　SISO系统闭环增益成形控制算法147

6.5.2　MIMO系统的闭环增益成形控制算法150

6.5.3　PID控制器参数整定新方法153

6.5.4　用镜像映射方法求非稳定过程的鲁棒控制器157

6.5.5　非方阵被控对象闭环增益成形算法及其应用158

6.6　μ分析160

6.7　H∞鲁棒控制在船舶运动控制中的应用165

6.7.1　混合灵敏度算法应用165

6.7.2　一种变形的回路成形控制器及应用167

6.7.3 闭环增益成形算法应用169

6.7.4　μ分析应用170

习题171

第7章　非线性控制173

7.1　非线性控制理论发展概述173

7.2　基于精确反馈线性化的非线性控制174

7.2.1　非线性系统的基本概念175

7.2.2　基于精确反馈线性化方法的船舶运动航向保持控制177

7.3　基于Backstepping的非线性控制182

7.3.1　Lyapunov理论182

7.3.2　基于Backstepping方法的船舶运动航向保持控制183

7.4　两种非线性PID控制器188

7.4.1 基于精确反馈线性化和闭环增益成形算法的船舶航向PID控制器188

7.4.2 由闭环增益成形算法构成的非线性鲁棒PID控制器189

7.5　不对称信息理论190

7.5.1　不对称信息理论190

7.5.2　简化鲁棒控制算法增加信息传递量191

7.5.3　改进舵机执行机构增加信息传递量192

习题194

参考文献196

附录201

实验1　计算船舶运动Nomoto数学模型201

实验2　ANFIS用于自动舵控制算法设计201

实验3　用GA优化模糊控制器及其应用203

实验4　基于闭环增益成形的鲁棒PID算法及在液位控制中的应用211

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摘要：本文以“船舶运动控制.pdf电子书版文档下载”为中心，详细阐述了船舶运动控制技术的原理、应用、挑战与发展趋势。通过对船舶运动控制技术的深入研究，旨在为船舶行业提供有益的参考和指导。

1、原理与基础

船舶运动控制技术是船舶工程领域的重要组成部分，其核心是通过对船舶动力系统、推进系统、舵机系统等进行精确控制，实现船舶的平稳航行、快速转向和精确停靠。船舶运动控制技术的基础是动力学、流体力学和控制理论。动力学研究船舶在海洋环境中的受力情况，流体力学研究船舶与水体的相互作用，控制理论则研究如何通过控制算法实现对船舶运动的精确控制。

船舶运动控制技术主要包括以下几个方面：船舶动力学建模、船舶推进系统控制、舵机系统控制、船舶姿态控制等。其中，船舶动力学建模是基础，通过对船舶的受力、运动和稳定性进行分析，为后续的控制策略提供依据。船舶推进系统控制主要研究如何通过调整推进器的转速和方向，实现对船舶速度和航向的控制。舵机系统控制则关注如何通过舵机系统实现对船舶航向的精确控制。船舶姿态控制则研究如何通过调整船舶的横摇、纵摇和偏航，使船舶保持稳定状态。

船舶运动控制技术的原理研究主要包括船舶动力学模型、推进系统模型、舵机系统模型和控制系统模型。这些模型通过对船舶运动特性的描述，为船舶运动控制提供了理论依据。同时，船舶运动控制技术的研究还涉及到了传感器技术、信号处理技术、计算机技术和通信技术等多个领域。

2、应用与挑战

船舶运动控制技术在船舶工程领域有着广泛的应用，如船舶导航、船舶交通管理、船舶自动化、船舶节能等。在船舶导航方面，船舶运动控制技术可以实现船舶的自动导航，提高航行效率和安全性。在船舶交通管理方面，船舶运动控制技术可以实现对船舶交通流量的实时监控和调度，提高港口吞吐能力。在船舶自动化方面，船舶运动控制技术可以实现船舶的自动化操作，降低人工成本。在船舶节能方面，船舶运动控制技术可以通过优化船舶推进系统，降低船舶能耗。

然而，船舶运动控制技术在应用过程中也面临着诸多挑战。首先，船舶运动控制技术需要面对复杂的海洋环境，如风、浪、流等，这些因素会对船舶运动产生较大影响。其次，船舶运动控制技术需要满足船舶的实时性、稳定性和可靠性要求，这对控制算法和控制系统提出了较高要求。此外，船舶运动控制技术的应用还涉及到船舶设计、制造、运营等多个环节，需要跨学科、跨领域的合作。

针对这些挑战，研究人员不断探索新的船舶运动控制技术，如自适应控制、鲁棒控制、智能控制等。这些新技术可以提高船舶运动控制系统的适应性和鲁棒性，降低对环境因素的依赖，提高船舶的航行效率和安全性。

3、发展趋势

随着科技的不断发展，船舶运动控制技术正朝着以下几个方向发展：一是智能化，通过引入人工智能、大数据等技术，实现对船舶运动控制的智能化决策和优化。二是集成化，将船舶运动控制技术与船舶设计、制造、运营等环节进行深度融合，提高船舶的整体性能。三是绿色化，通过优化船舶推进系统，降低船舶能耗，实现绿色航运。

智能化方面，研究人员正在探索基于机器学习和深度学习的船舶运动控制算法，以提高船舶运动控制的智能化水平。集成化方面，船舶运动控制技术正与船舶设计、制造、运营等环节紧密结合，形成了一套完整的船舶运动控制系统。绿色化方面，船舶运动控制技术正致力于降低船舶能耗，实现绿色航运。

此外，船舶运动控制技术的研究还关注到了船舶运动控制系统的安全性、可靠性和实时性。通过引入先进的传感器技术、信号处理技术和通信技术，提高船舶运动控制系统的性能和稳定性。

4、总结与展望

船舶运动控制技术是船舶工程领域的重要组成部分，其发展对提高船舶航行效率、保障航行安全具有重要意义。通过对船舶运动控制技术的深入研究，我们可以看到，船舶运动控制技术正朝着智能化、集成化和绿色化的方向发展。未来，随着科技的不断进步，船舶运动控制技术将在船舶工程领域发挥更加重要的作用。

本文以“船舶运动控制.pdf电子书版文档下载”为中心，对船舶运动控制技术进行了详细阐述。通过对船舶运动控制技术的原理、应用、挑战与发展趋势的分析，旨在为船舶行业提供有益的参考和指导。

总结：

本文从船舶运动控制技术的原理、应用、挑战与发展趋势等方面进行了详细阐述，为船舶行业提供了有益的参考和指导。

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