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第1章 绪论1

参考文献11

第2章 船舶运动数学模型16

2.1 引言16

2.2 船舶平面运动的线性化数学模型17

2.2.1 船舶平面运动的非线性模型和线性模型18

2.2.2 状态空间型船舶平面运动数学模型21

2.2.3 传递函数型的船舶运动数学模型22

2.3 响应型非线性船舶运动数学模型23

2.3.1 响应型非线性数学模型描述24

2.3.2 非线性表达式中参数的曲线拟合计算25

2.3.3 响应型非线性船舶运动数学模型的验证26

参考文献26

第3章 线性系统的简捷鲁棒控制29

3.1 SISO系统的简捷鲁棒控制29

3.1.1 准备知识29

3.1.2 H∞鲁棒控制理论简述30

3.1.3 回路成形算法34

3.1.4 SISO系统闭环增益成形控制算法35

3.1.5 船舶自动舵简捷鲁棒控制算法37

3.2 简捷鲁棒控制的特例——PID控制40

3.2.1 张氏模型及PID参数求取40

3.2.2 鲁棒PID控制在水箱液位控制中的应用41

3.2.3 鲁棒PID控制与最优PID控制的比较43

3.2.4 鲁棒PID控制与H∞控制的比较44

3.3 简捷鲁棒控制的模型摄动45

3.4 不稳定系统的简捷鲁棒控制46

3.4.1 一般不稳定过程的简捷鲁棒控制46

3.4.2 用镜像映射方法求纯不稳定过程的鲁棒控制器48

3.4.3 具有对偶极点的不稳定过程的鲁棒控制51

3.4.4 具有对偶零极点的不稳定系统控制器设计55

3.5 基于信息对称的简捷鲁棒控制65

3.5.1 信息对称理论66

3.5.2 基于闭环增益成形算法的简捷控制67

3.5.3 改进舵机执行机构增加信息传递量68

3.6 离散系统的简捷鲁棒控制71

3.6.1 离散型闭环增益成形算法72

3.6.2 船舶航向保持离散数学模型74

3.7 大惯性系统简捷鲁棒控制算法改进76

3.7.1 改进的船舶简捷鲁棒控制算法76

3.7.2 仿真结果分析78

3.8 MIMO系统的简捷鲁棒控制79

3.9 非方阵系统的简捷鲁棒控制84

3.10 多时滞非方阵系统的简捷鲁棒控制88

3.10.1 多时滞非方阵系统的闭环增益成形算法88

3.10.2 仿真实例89

3.11 简捷鲁棒控制的非脆弱性92

3.11.1 问题描述及准备知识93

3.11.2 鲁棒PID参数设计及非脆弱性验证93

参考文献96

第4章 神经网络简捷鲁棒控制100

4.1 基于监督控制的简捷鲁棒控制100

4.1.1 鲁棒神经网络系统100

4.1.2 响应型非线性船舶运动数学模型101

4.1.3 仿真结果102

4.2 基于直接控制的简捷鲁棒控制105

4.2.1 鲁棒神经网络控制器设计105

4.2.2 鲁棒控制器的实现及仿真结果112

参考文献116

第5章 非线性系统的简捷鲁棒控制117

5.1 非线性PID算法117

5.1.1 非线性控制理论发展概述117

5.1.2 基于精确反馈线性化的船舶航向保持PID控制器119

5.1.3 与闭环增益成形算法结合形成鲁棒PID控制器121

5.1.4 由闭环增益成形算法构成的非线性鲁棒PID控制器122

5.2 基于精确反馈线性化的简捷鲁棒控制123

5.2.1 精确线性化的条件123

5.2.2 基于状态反馈精确线性化法的非线性船舶自动舵设计124

5.3 基于Backstepping的非线性控制127

5.3.1 Lyapunov理论127

5.3.2 基于Backstepping方法的船舶运动航向保持控制128

5.4 积分Backstepping的简捷鲁棒控制133

5.4.1 积分Backstepping设计方法133

5.4.2 积分Backstepping的船舶航向保持非线性鲁棒控制器设计134

5.4.3 仿真结果分析140

5.5 基于Lyapunov的简捷鲁棒控制142

5.5.1 船舶航向保持的非线性简化控制算法142

5.5.2 仿真实验144

5.6 MIMO非线性系统的简捷鲁棒控制146

5.6.1 虚拟输出函数的简便求解方法147

5.6.2 非线性舵鳍联合系统的状态反馈线性化148

5.6.3 非线性舵鳍联合系统的控制器设计151

5.6.4 仿真研究152

5.7 具有非线性反馈的简捷鲁棒控制154

5.7.1 正弦函数驱动的非线性反馈控制系统155

5.7.2 仿真结果分析157

参考文献159

第6章 简捷鲁棒控制在航海模拟器中的应用162

6.1 航海模拟器简介162

6.2 简捷鲁棒控制在航海模拟器中的应用163

6.2.1 航迹保持原理163

6.2.2 航迹保持控制算法164

6.2.3 系统的VC实现及结果168

6.2.4 简捷鲁棒控制算法在航海模拟器中的应用170

参考文献176