無人帆船建模與運動控制

目錄
第1章 緒論 1
1.1 無人帆船運動與控制機理 2
1.2 帆船氣動力數(shù)值計算研究現(xiàn)狀 4
1.3 無人帆船路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀 5
1.4 無人帆船運動控制研究現(xiàn)狀 6
參考文獻 7
第2章 無人帆船氣動力數(shù)值計算與建模仿真 10
2.1 帆船整體氣動力性能的數(shù)值計算 10
2.1.1 帆船氣動力分析 11
2.1.2 數(shù)值模擬模型 12
2.1.3 帆船整體氣動力性能分析 15
2.1.4 帆船整體氣動力數(shù)據(jù)庫建立 18
2.2 無人帆船操縱運動數(shù)學建模與仿真 23
2.2.1 帆船操縱運動數(shù)學建模 24
2.2.2 帆船操縱運動仿真 28
2.3 帆船操縱可控區(qū)與帆舵聯(lián)合操縱策略 34
2.3.1 均勻風下帆船操縱可控區(qū)分析 35
2.3.2 帆船帆舵聯(lián)合操縱策略 40
參考文獻 44
第3章 無人帆船航速極值搜索控制在線優(yōu)化 45
3.1 無人帆船航速的經(jīng)典擾動極值搜索控制在線優(yōu)化 45
3.1.1 問題描述 45
3.1.2 方案設計 47
3.1.3 穩(wěn)定性分析 48
3.1.4 仿真研究 50
3.2 無人帆船航速的無穩(wěn)態(tài)振蕩擾動極值搜索控制在線優(yōu)化 55
3.2.1 問題描述 56
3.2.2 方案設計 56
3.2.3 穩(wěn)定性分析 57
3.2.4 仿真研究 62
3.3 無人帆船航速的傳統(tǒng)滑模極值搜索控制在線優(yōu)化 67
3.3.1 問題描述 68
3.3.2 方案設計 68
3.3.3 穩(wěn)定性分析 71
3.3.4 仿真研究 73
3.4 無人帆船航速的無穩(wěn)態(tài)振蕩滑模極值搜索控制在線優(yōu)化 77
3.4.1 問題描述 77
3.4.2 方案設計 77
3.4.3 穩(wěn)定性分析 79
3.4.4 仿真研究 81
參考文獻 85
第4章 無人帆船全局和局部路徑規(guī)劃 88
4.1 基于改進蟻群算法的無人帆船全局路徑規(guī)劃 88
4.1.1 基本蟻群算法 88
4.1.2 帶風向因素的改進蟻群算法環(huán)境建模 90
4.1.3 改進蟻群算法啟發(fā)函數(shù)設計 92
4.1.4 改進蟻群算法信息素更新規(guī)則 93
4.1.5 改進蟻群算法步驟 94
4.1.6 仿真研究 96
4.2 基于切向選擇人工勢場法的無人帆船局部路徑規(guī)劃 102
4.2.1 引力勢場 103
4.2.2 斥力勢場 104
4.2.3 逆風風力勢場 106
4.2.4 切向選擇人工勢場法步驟 107
4.2.5 仿真研究 108
4.3 基于切向角度補償人工勢場法的無人帆船局部路徑規(guī)劃 112
4.3.1 無人帆船角度補償 112
4.3.2 切向角度補償人工勢場法步驟 113
4.3.3 仿真研究 115
參考文獻 124
第5章 無人帆船航向自適應動態(tài)面控制 126
5.1 控制增益未知的無人帆船自適應動態(tài)面航向控制 126
5.1.1 問題描述 127
5.1.2 自適應動態(tài)面航向控制器設計 127
5.2 輸入受限無人帆船的自適應遞歸滑模動態(tài)面航向控制 138
5.2.1 問題描述 138
5.2.2 自適應遞歸滑模動態(tài)面航向控制器設計 139
5.2.3 仿真研究 146
5.3 基于非仿射模型的輸入受限無人帆船自適應動態(tài)面航向控制 150
5.3.1 問題描述 150
5.3.2 最小參數(shù)自適應遞歸滑模動態(tài)面航向控制器設計 152
5.3.3 仿真研究 158
參考文獻 162
第6章 無人帆船路徑跟蹤動態(tài)面控制 164
6.1 基于積分LOS的無人帆船路徑跟蹤動態(tài)面控制 164
6.1.1 問題描述 165
6.1.2 路徑跟蹤控制器設計 168
6.1.3 仿真研究 173
6.2 帶迎風換舷策略的無人帆船路徑跟蹤動態(tài)面控制 178
6.2.1 問題描述 178
6.2.2 迎風換舷策略設計 180
6.2.3 路徑跟蹤控制器設計 181
6.2.4 仿真研究 185
6.3 帶有速度調(diào)節(jié)的無人帆船路徑跟蹤動態(tài)面控制 189
6.3.1 問題描述 190
6.3.2 路徑跟蹤控制器設計 191
6.3.3 仿真研究 195
參考文獻 201