第1章 绪论 1
1.1 动力定位船舶简介 1
1.2 动力定位原理介绍 2
1.3 船舶协调编队的背景和意义 8
1.4 协调编队控制研究现状 10
1.4.1 协调控制概述 10
1.4.2 协调编队的国内外研究现状 11
1.4.3 多船协调编队的国内外研究现状 17
第2章 动力定位船舶数学建模与预备知识 21
2.1 引言 21
2.2 参考坐标系 22
2.3 船舶运动数学模型 26
2.3.1 船舶运动学模型 26
2.3.2 船舶动力学模型 37
2.3.3 仿真研究中的船舶模型 45
2.4 海洋环境模型 48
2.4.1 风要素与载荷模型 48
2.4.2 流要素与载荷模型 52
2.4.3 波浪要素与载荷模型 54
2.5 相关引理和数学基础知识 69
2.5.1 李雅普诺夫稳定性 69
2.5.2 图论 71
第3章 基于虚拟领航者的多DP船无源协调编队控制 73
3.1 引言 73
3.2 基于无源性的协调控制 75
3.2.1 基本定义 75
3.2.2 无源协调控制算法 77
3.2.3 无源协调控制稳定性分析 81
3.3 基于虚拟领航者的多DP船无源协调编队算法 84
3.3.1 协调控制器设计的总体思路 84
3.3.2 导引系统的设计 87
3.3.3 多DP船的协调编队控制器设计 90
3.3.4 稳定性分析 93
3.4 仿真试验 97
第4章 有向通信拓扑下的多DP船无源协调编队控制 106
4.1 引言 106
4.2 有向通信拓扑下的多DP船无源协调编队算法 108
4.2.1 有向图的基本知识 108
4.2.2 欧拉－拉格朗日系统的无源性 110
4.2.3 有向通信下的多DP船无源协调编队控制 113
4.3 有向通信拓扑下的多DP船混杂协调编队算法 122
4.3.1 DP船的多任务模式 122
4.3.2 混杂控制的基本概念 123
4.3.3 多任务模式的DP船混杂协调编队控制 124
4.4 仿真试验 128
第5章 基于虚拟领航者的多DP船鲁棒协调编队控制 135
5.1 引言 135
5.2 基于虚拟领航者的多DP船协调编队控制 136
5.2.1 虚拟领航者的协调策略 136
5.2.2 反步法 139
5.2.3 多DP船的协调编队控制算法 140
5.3 基于虚拟领航者的多DP船鲁棒协调编队算法 146
5.3.1 自适应控制 146
5.3.2 多DP船鲁棒协调编队控制算法 146
5.4 仿真试验 154
第6章 基于交叉耦合同步的多DP船鲁棒协调编队控制 160
6.1 引言 160
6.2 基于交叉耦合同步的多DP船协调编队控制 162
6.2.1 交叉耦合同步方法 162
6.2.2 多DP船的协调编队控制 163
6.2.3 稳定性分析 165
6.3 基于交叉耦合同步的多DP船鲁棒协调编队算法 168
6.3.1 反步滑模控制方法 168
6.3.2 多DP船的鲁棒协调编队控制 172
6.3.3 稳定性分析 178
6.4 仿真试验 184
参考文献 191