船舶运动智能控制与H∞鲁棒控制PDF电子书下载
交通运输
- 作 者：贾欣乐，张显库着
- 出 版 社：大连：大连海事大学出版社
- 出版年份：2002
- ISBN：7563215441
- 页数：318 页
图书介绍： 查看图书目录点击购买PDF全本电子书 上一篇：筑路机械工作计算下一篇：桥梁建筑测量 《船舶运动智能控制与H∞鲁棒控制》目录 标签：控制 智能控制 船舶 智能 运动
第1章绪论1
1.1船舶运动控制纵横谈1
1.2船舶运动控制研究的基本问题7
1.3船舶运动控制策略9
1.4本书的动机和宗旨14
第2章船舶运动数学模型15
2.1引言15
2.2船舶平面运动的运动学16
2.3船舶平面运动的动力学17
2.4船舶平面运动的线性化数学模型19
2.5船舶平面运动的一种简洁非线性数学模型25
2.6操舵伺服系统的数学模型29
2.7 Abkowitz的非线性船舶运动数学模型31
2.8船舶运动仿真研究平台33
第3章神经网络控制37
3.1神经网络控制引论37
3.2 MLP的BP训练方法44
3.3神经网络控制方案概述52
3.4监督控制在船舶自动舵中的应用57
3.5直接控制应用于船舶自动舵70
3.6内部模型控制应用于船舶自动舵84
3.7 自动生成的神经网络控制器及其在水下机器人中的应用113
3.8 自学习神经网络控制器128
第4章模糊控制136
4.1 FLS概论136
4.2 FLC基本原理140
4.3模糊规则的提取方法150
4.4 FLC在船舶运动控制中的应用155
第5章混合智能控制170
5.1混合智能控制系统引论170
5.2适应式混合智能系统ANFIS及其在船舶控制领域的应用174
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203
5.4遗传算法（GA）及其在船舶运动控制器优化中的应用223
5.5模拟退火算法及其在船舶运动控制器优化中的应用239
第6章H∞鲁棒控制247
6.1准备知识247
6.2 H∞鲁棒控制理论概述256
6.3混合灵敏度算法259
6.4回路成形算法267
6.5闭环增益成形控制算法273
6.6μ分析289
6.7 H∞鲁棒控制在船舶运动控制中的应用293
参考文献305
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摘要：船舶运动控制是海洋工程与自动化领域的核心挑战，其复杂性源于海洋环境的多变性与船舶动力学的非线性特征。《船舶运动智能控制与H∞鲁棒控制.pdf》电子书版文档系统整合了现代控制理论的两大前沿方向，为船舶运动控制提供了从理论到工程实践的完整解决方案。该文档不仅深入剖析了智能控制方法如模糊逻辑、神经网络在船舶自适应控制中的应用，还详细阐述了H∞鲁棒控制理论在处理模型不确定性与外部扰动时的卓越性能。通过对比分析两种控制策略的优劣与互补性，文档为复杂海况下的船舶运动控制提供了设计准则与算法实现。本文将从文档的核心内容、理论架构、工程价值及获取方式四个方面展开阐述，揭示其在推动船舶控制技术发展中的重要作用。
1、核心内容与结构解析
该PDF文档在内容编排上展现出高度的系统性与逻辑性。开篇部分从船舶运动的基本数学模型出发，详细推导了六自由度运动方程，为后续控制设计奠定了坚实的动力学基础。作者特别强调了模型简化与参数辨识的重要性，这对于后续控制器的实际部署具有关键指导意义。
文档的核心章节分为智能控制与H∞鲁棒控制两大模块。在智能控制部分，重点介绍了模糊控制系统的设计流程，包括隶属度函数的选取、模糊规则库的构建以及解模糊化策略。同时，神经网络控制部分详细阐述了BP网络与RBF网络在船舶航向保持与减摇控制中的具体应用实例，并提供了相应的仿真代码框架。
对于H∞鲁棒控制部分，文档从标准H∞控制问题出发，逐步深入到混合灵敏度设计、μ综合以及线性矩阵不等式（LMI）求解方法。每一章节都配有详细的数学推导与工程案例，使读者能够迅速将抽象理论转化为可执行的控制器设计步骤。这种理论与实践紧密结合的编排方式，使得文档成为一本难得的实用参考书。
2、智能控制方法深度剖析
智能控制章节中，作者对模糊逻辑在船舶运动控制中的应用进行了极其精细的剖析。文档指出，传统PID控制在面对强非线性与参数时变特性时往往表现不佳，而模糊控制通过将操作人员的经验转化为语言规则，能够有效应对这些不确定性。文档提供了完整的模糊控制器设计案例，包括航向控制器与减摇鳍控制器的具体参数整定方法。
在神经网络控制部分，文档重点解决了在线学习与实时控制的矛盾。通过引入递归神经网络与径向基函数网络，实现了对船舶动态特性的在线逼近与自适应调整。特别值得一提的是，文档详细介绍了如何利用神经网络对船舶模型的未建模动态进行补偿，从而显著提升控制精度。这些内容对于从事智能船舶控制的研究人员具有极大的启发价值。
此外，文档还探讨了将模糊控制与神经网络相融合的智能控制策略，即模糊神经网络的构建方法。这种混合控制策略吸收了模糊系统在知识表达上的优势与神经网络在自学习能力上的长处。文档通过对比仿真实验，展示了这种融合方法在复杂海况下相较于单一控制策略的优越性，为读者提供了清晰的技术演进路径。
3、H∞鲁棒控制理论应用
H∞鲁棒控制部分展现了文档在理论深度上的追求。作者首先从频域角度解释了H∞范数的物理意义，即系统从扰动到输出能量增益的上确界。通过引入标准H∞控制问题的状态空间解法，文档详细推导了Riccati方程与LMI方法的等价性，为读者提供了两种不同的求解路径。这些理论推导虽然严谨，但作者通过大量注释与图表辅助，使得理解门槛大幅降低。
文档特别重视H∞控制在船舶运动中的实际应用难点。针对船舶运动模型存在的大范围不确定性，如水动力参数变化、波浪扰动等，文档提出了基于混合灵敏度设计的鲁棒控制器。通过合理选择加权函数，显著抑制了低频波浪扰动与高频测量噪声的影响。文档还给出了不同海况等级下的控制器性能对比曲线，直观展示了鲁棒控制器的稳定裕度。
进一步地，文档深入探讨了μ综合方法在处理结构化不确定性时的优势。与传统H∞控制相比，μ综合能够更精确地描述参数变化对系统稳定性的影响。作者通过船舶横摇与纵摇耦合控制的具体案例，展示了如何利用μ综合工具设计出具有更强鲁棒性的控制器。这些内容对于从事高性能船舶控制系统开发的工程师具有直接的指导意义。
4、工程价值与获取方式
从工程应用角度看，该文档的价值体现在多个层面。对于船舶设计领域的工程师，文档提供了完整的控制器设计流程，包括模型建立、控制器参数整定、仿真验证以及硬件在环测试。特别是文档附带的MATLAB/Simulink仿真代码，可以直接移植到实际控制系统中，大幅缩短了开发周期。许多高校与科研机构已将本文档作为研究生教学的指定参考教材。
文档在学术研究方面的贡献同样不可忽视。通过对比智能控制与鲁棒控制在不同海况下的表现，文档总结出了一套控制策略选择准则。例如，在低频扰动占主导时，智能控制的自适应能力更具优势；而在高频扰动与模型不确定性并存时，H∞控制则展现出更强的稳定性。这种对比分析为后续研究者在不同应用场景下的算法选择提供了宝贵参考。
关于获取方式，《船舶运动智能控制与H∞鲁棒控制.pdf》电子书版文档可通过专业技术文档平台进行下载。该文档经过精心排版，包含完整的目录、索引以及参考文献列表，方便读者快速定位所需内容。文档的清晰度与可读性均经过优化，无论是电脑端阅读还是打印成纸质版，都能获得良好的使用体验。对于从事船舶控制技术研究与工程应用的从业者而言，这份文档无疑是一份极具价值的参考资料。
总结而言，《船舶运动智能控制与H∞鲁棒控制.pdf》电子书版文档以其系统化的内容结构、深入的理论剖析以及丰富的工程案例，成为船舶运动控制领域不可多得的专业文献。它不仅涵盖了智能控制与H∞鲁棒控制两大主流方向的核心理论，更通过大量对比实验与仿真代码，架起了理论与实践的桥梁。对于追求技术精进的研究者与工程师，这份文档提供了从入门到精通的全方位指导。文档中关于控制策略选择准则的总结，更是为未来船舶控制技术的发展指明了方向。学习并掌握这些知识，将有助于推动我国船舶自动化水平迈向新的高度。
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