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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 高速水翼船的研究和使用概况 3

1.2.1 国外水翼船的研究和使用 4

1.2.2 国内水翼船的研究和使用 5

1.3 基于T-S模糊模型设计控制器研究概况 6

1.3.1 基于专家知识的模糊控制器 7

1.3.2 利用并行分布补偿的思想设计模糊控制器 9

1.3.3 利用传统不确定性理论思想设计模糊控制器 12

1.4 本书结构 13

参考文献 15

第2章 高速水翼船运动的非线性建模 22

2.1 概述 22

2.1.1 高速水翼船非线性运动数学模型的研究意义 22

2.1.2 水翼船非线性运动数学模型的研究现状 23

2.2 高速水翼船的运动建模 24

2.2.1 水翼船的结构和运动特点 24

2.2.2 水翼船非线性运动数学模型 26

2.2.3 水翼所产生的作用力 28

2.2.4 船体所产生的作用力 32

2.2.5 襟翼所产生的作用力 33

2.2.6 水翼处次波面的波形方程 34

2.2.7 不规则波浪的数学模型 37

2.3 水翼船的船体计算 38

2.3.1 水翼船HC200B-A1介绍 39

2.3.2 襟翼参数的确定 40

2.3.3 静水中水翼船纵向姿态计算 41

2.3.4 水翼船横剖面线的拟合 41

2.3.5 相关船体参数的计算 43

2.4 水翼船运动建模的仿真研究 45

2.4.1 水翼船非线性建模仿真流程 45

2.4.2 水翼船在静水中运动的仿真研究 46

2.4.3 水翼船在波浪中运动的仿真研究 50

2.5 结论 55

参考文献 55

第3章 高速水翼船设计航速处的控制器设计 58

3.1 水翼船PD姿态控制器设计 59

3.1.1 PD控制器设计 59

3.1.2 仿真研究 61

3.2 水翼船变结构姿态控制器设计 62

3.2.1 变结构控制的基本原理 63

3.2.2 水翼船变结构控制器设计方法 64

3.2.3 仿真研究 66

3.3 水翼船的线性状态空间模型 68

3.3.1 雅可比线性化理论 68

3.3.2 雅可比线性化水翼船非线性运动模型 69

3.4 水翼船状态反馈H∞姿态控制器设计 75

3.4.1 状态反馈H∞控制器设计 75

3.4.2 LQR设计方法 77

3.4.3 仿真研究 77

3.5 高速水翼船闭环增益成形控制 80

3.5.1 SISO系统闭环增益成形控制算法 80

3.5.2 MIMO系统的闭环增益成形控制算法 83

3.5.3 水翼船纵向运动多变量鲁棒控制 84

3.5.4 仿真研究 87

3.6 LMI控制工具箱 90

3.6.1 LMI的历史 90

3.6.2 LMI的定义 91

3.6.3 LMI及相关术语 91

3.6.4 LMI的确定 92

3.6.5 信息提取 100

3.6.6 LMI求解器 100

3.6.7 如何从决策变量到矩阵变量以及从矩阵变量到决策变量 108

3.6.8 结果验证 109

3.7 水翼船输出反馈H∞姿态控制器设计 109

3.7.1 区域极点配置概念 110

3.7.2 水翼船输出反馈H∞控制器的设计 110

3.7.3 仿真研究 112

3.8 结论 115

参考文献 115

第4章 高速水翼船模糊增益规划控制器设计 118

4.1 模糊控制基础知识 118

4.1.1 模糊推理理论 119

4.1.2 李雅普诺夫稳定性理论 120

4.2 基于模糊模型的模糊控制器设计 122

4.2.1 构建T-S模糊模型 122

4.2.2 模糊控制器设计 124

4.2.3 水翼船控制器设计及仿真研究 125

4.3 非线性系统的H∞模糊控制器设计 130

4.3.1 基于模糊模型设计控制器的保守性分析 131

4.3.2 构建T-S模糊模型 132

4.3.3 基于模糊模型的H∞模糊控制器设计 134

4.3.4 水翼船控制器设计的仿真研究 138

4.4 参数不确定非线性系统鲁棒模糊控制 141

4.4.1 构建T-S模糊模型 142

4.4.2 鲁棒模糊控制器的设计 143

4.4.3 Chen混沌系统控制器设计的仿真研究 147

4.4.4 水翼船控制器设计的仿真研究 150

4.5 不确定非线性系统鲁棒输出反馈H∞模糊控制器设计 154

4.5.1 构建T-S模糊模型 154

4.5.2 鲁棒输出反馈H∞模糊控制器的设计 158

4.5.3 水翼船控制器设计的仿真研究 161

4.6 结论 163

参考文献 164

第5章 基于LMI方法的时滞系统控制器设计 167

5.1 非线性时滞系统弹性保成本模糊控制器设计 167

5.1.1 T-S模糊模型 168

5.1.2 弹性保成本模糊控制器设计 170

5.1.3 数值仿真例 175

5.2 非线性时变时滞广义系统弹性鲁棒H∞模糊控制器设计 176

5.2.1 T-S模糊模型 176

5.2.2 弹性鲁棒H∞模糊控制器设计 180

5.2.3 数值仿真例 186

5.3 非线性时滞系统时滞依赖模糊H∞滤波器设计 187

5.3.1 T-S模糊模型 188

5.3.2 时滞依赖模糊H∞滤波器设计 190

5.3.3 数值仿真例 198

5.4 中立状态时滞系统故障诊断滤波器设计 199

5.4.1 系统描述和定义 200

5.4.2 鲁棒故障诊断滤波器设计 201

5.4.3 数值仿真例 206

5.5 结论 208

参考文献 209