本書是一部以動力定位船舶為研究對象，研究其相互之間存在通信約束以及受到海洋環境擾動的協調編隊控制方法的著作，是作者近年來對動力定位船舶協調控制及其相關領域研究成果的積累和總結，同時吸收了國內外相關參考文獻的精華部分。本書通過清晰的章節結構，由淺入深地介紹動力定位船舶的協調編隊控制方法，并給出了相應編隊控制方法的仿真驗證結果，圖文并茂地向讀者展現了動力定位船舶的協調編隊控制技術的精髓。
焦建芳：博士，碩士生導師。2014年6月畢業于哈爾濱工程大學自動化學院控制理論與控制工程專業，獲得工學博士學位。
主要學術成果：近年來一直從事協調編隊控制這一熱點問題的理論研究及其在海事領域的實際應用，在國內外自動控制學術期刊及國際會議上20篇，其中在SCI收錄期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics， Journal of the Franklin Institute，ISA transactions， Neurocomputing 等10余篇，在國內期刊《自動化學報》上發表1篇。授權發明專利、實用新型、外觀設計等專利6項。主持國家自然科學基金青年基金1項。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 動力定位船舶簡介 1
1.2 動力定位原理介紹 2
1.3 船舶協調編隊的背景和意義 8
1.4 協調編隊控制研究現狀 10
1.4.1 協調控制概述 10
1.4.2 協調編隊的國內外研究現狀 11
1.4.3 多船協調編隊的國內外研究現狀 17
第2章 動力定位船舶數學建模與預備知識 21
2.1 引言 21
2.2 參考坐標系 22
2.3 船舶運動數學模型 26
2.3.1 船舶運動學模型 26
2.3.2 船舶動力學模型 37
2.3.3 仿真研究中的船舶模型 45
2.4 海洋環境模型 48
2.4.1 風要素與載荷模型 48
2.4.2 流要素與載荷模型 52
2.4.3 波浪要素與載荷模型 54
2.5 相關引理和數學基礎知識 69
2.5.1 李雅普諾夫穩定性 69
2.5.2 圖論 71
第3章 基于虛擬領航者的多DP船無源協調編隊控制 73
3.1 引言 73
3.2 基于無源性的協調控制 75
3.2.1 基本定義 75
3.2.2 無源協調控制算法 77
3.2.3 無源協調控制穩定性分析 81
3.3 基于虛擬領航者的多DP船無源協調編隊算法 84
3.3.1 協調控制器設計的總體思路 84
3.3.2 導引系統的設計 87
3.3.3 多DP船的協調編隊控制器設計 90
3.3.4 穩定性分析 93
3.4 仿真試驗 97
第4章 有向通信拓撲下的多DP船無源協調編隊控制 106
4.1 引言 106
4.2 有向通信拓撲下的多DP船無源協調編隊算法 108
4.2.1 有向圖的基本知識 108
4.2.2 歐拉-拉格朗日系統的無源性 110
4.2.3 有向通信下的多DP船無源協調編隊控制 113
4.3 有向通信拓撲下的多DP船混雜協調編隊算法 122
4.3.1 DP船的多任務模式 122
4.3.2 混雜控制的基本概念 123
4.3.3 多任務模式的DP船混雜協調編隊控制 124
4.4 仿真試驗 128
第5章 基于虛擬領航者的多DP船魯棒協調編隊控制 135
5.1 引言 135
5.2 基于虛擬領航者的多DP船協調編隊控制 136
5.2.1 虛擬領航者的協調策略 136
5.2.2 反步法 139
5.2.3 多DP船的協調編隊控制算法 140
5.3 基于虛擬領航者的多DP船魯棒協調編隊算法 146
5.3.1 自適應控制 146
5.3.2 多DP船魯棒協調編隊控制算法 146
5.4 仿真試驗 154
第6章 基于交叉耦合同步的多DP船魯棒協調編隊控制 160
6.1 引言 160
6.2 基于交叉耦合同步的多DP船協調編隊控制 162
6.2.1 交叉耦合同步方法 162
6.2.2 多DP船的協調編隊控制 163
6.2.3 穩定性分析 165
6.3 基于交叉耦合同步的多DP船魯棒協調編隊算法 168
6.3.1 反步滑模控制方法 168
6.3.2 多DP船的魯棒協調編隊控制 172
6.3.3 穩定性分析 178
6.4 仿真試驗 184
參考文獻 191
