無人船集群協(xié)同控制理論與實踐

目錄
前言
常用符號
第1章 緒論 1
1.1 無人船集群協(xié)同控制研究背景 1
1.2 無人船集群協(xié)同控制研究挑戰(zhàn) 6
1.3 無人船集群協(xié)同控制研究現狀 10
1.4 本書體系結構 18
第2章 基礎知識 21
2.1 穩(wěn)定性定理 21
2.2 圖論 23
2.3 神經網絡逼近定理 25
2.4 投影算子 26
第3章 無人船路徑跟蹤 27
3.1 基于預估器的無人船路徑跟蹤 28
3.1.1 問題描述 28
3.1.2 PLOS制導律設計 30
3.1.3 穩(wěn)定性分析 32
3.1.4 仿真與實驗驗證 36
3.2 基于擴張狀態(tài)觀測器的無人船路徑跟蹤 44
3.2.1 問題描述 44
3.2.2 ELOS制導律設計 45
3.2.3 穩(wěn)定性分析 47
3.2.4 仿真與實驗驗證 50
3.3 本章小結 55
第4章 基于全路徑導引的多無人船協(xié)同路徑跟蹤 57
4.1 基于路徑參數一致性的多無人船協(xié)同路徑跟蹤 57
4.1.1 問題描述 57
4.1.2 控制器設計 59
4.1.3 穩(wěn)定性分析 61
4.1.4 相關擴展 62
4.1.5 仿真與實驗驗證 68
4.2 基于路徑參數包含的多無人船協(xié)同路徑跟蹤 74
4.2.1 問題描述 74
4.2.2 控制器設計 75
4.2.3 穩(wěn)定性分析 77
4.2.4 相關擴展 79
4.2.5 仿真與實驗驗證 84
4.3 基于路徑參數循環(huán)跟蹤的多無人船協(xié)同路徑跟蹤 89
4.3.1 問題描述 89
4.3.2 控制器設計 90
4.3.3 穩(wěn)定性分析 92
4.3.4 相關擴展 93
4.3.5 仿真與實驗驗證 95
4.4 基于事件觸發(fā)通信的多無人船協(xié)同路徑跟蹤 99
4.4.1 問題描述 100
4.4.2 控制器設計 101
4.4.3 穩(wěn)定性分析 103
4.4.4 仿真驗證 107
4.5 本章小結 110
第5章 基于單路徑導引的多無人船分布式協(xié)同路徑跟蹤 112
5.1 基于單路徑導引的全驅動多無人船分布式協(xié)同路徑跟蹤 112
5.1.1 問題描述 112
5.1.2 基于擴張狀態(tài)觀測器的分布式制導律設計 114
5.1.3 穩(wěn)定性分析 116
5.1.4 仿真驗證 118
5.2 基于單路徑導引的欠驅動多無人船分布式協(xié)同路徑跟蹤 121
5.2.1 問題描述 121
5.2.2 基于擴張狀態(tài)觀測器的分布式制導律設計 122
5.2.3 穩(wěn)定性分析 125
5.2.4 仿真驗證 126
5.3 帶避障避碰和連通保持的欠驅動多無人船分布式協(xié)同路徑跟蹤 128
5.3.1 問題描述 129
5.3.2 勢能函數 130
5.3.3 避障避碰和連通保持的分布式制導律設計 132
5.3.4 穩(wěn)定性分析 133
5.3.5 仿真驗證 135
5.4 本章小結 138
第6章 基于多路徑導引的多無人船分布式協(xié)同路徑跟蹤 139
6.1 基于多路徑導引的全驅動多無人船分布式包含操縱 139
6.1.1 問題描述 139
6.1.2 分布式包含操縱制導律設計 141
6.1.3 穩(wěn)定性分析 143
6.1.4 仿真驗證 147
6.2 基于多路徑導引的欠驅動多無人船分布式包含操縱 150
6.2.1 問題描述 150
6.2.2 分布式包含操縱制導律設計 152
6.2.3 穩(wěn)定性分析 155
6.2.4 仿真驗證 158
6.3 有限時間收斂的欠驅動多無人船分布式路徑操縱 161
6.3.1 問題描述 161
6.3.2 勢能函數 163
6.3.3 分布式路徑操縱制導律設計 164
6.3.4 穩(wěn)定性分析 166
6.3.5 仿真驗證 170
6.4 本章小結 173
第7章 基于神經網絡的無人船動力學控制 174
7.1 基于低頻學習預估器的無人船神經網絡航向控制 174
7.1.1 問題描述 175
7.1.2 基于預估器的航向控制器設計 175
7.1.3 穩(wěn)定性分析 177
7.1.4 仿真驗證 180
7.2 輸入約束下欠驅動無人船的神經網絡動力學控制 183
7.2.1 問題描述 183
7.2.2 基于預估器的飽和動力學控制器設計 184
7.2.3 穩(wěn)定性分析 186
7.2.4 仿真驗證 189
7.3 輸入增益未知欠驅動無人船的神經網絡動力學控制 191
7.3.1 問題描述 192
7.3.2 基于積分并行學習預估器的動力學控制器設計 192
7.3.3 穩(wěn)定性分析 196
7.3.4 仿真驗證 198
7.4 輸入約束下全驅動無人船的神經網絡動力學控制 200
7.4.1 問題描述 200
7.4.2 基于預估器的飽和動力學控制器設計 201
7.4.3 穩(wěn)定性分析 202
7.4.4 仿真驗證 205
7.5 基于事件觸發(fā)的全驅動無人船神經網絡動力學控制 206
7.5.1 問題描述 206
7.5.2 基于事件觸發(fā)預估器的動力學控制器設計 207
7.5.3 穩(wěn)定性和芝諾現象分析 209
7.5.4 仿真驗證 213
7.6 本章小結 217
第8章 基于擴張狀態(tài)觀測器的無人船動力學自抗擾控制 218
8.1 基于擴張狀態(tài)觀測器的無人船航向自抗擾控制 218
8.1.1 問題描述 218
8.1.2 航向自抗擾控制器設計 219
8.1.3 穩(wěn)定性分析 220
8.1.4 仿真與實驗驗證 222
8.2 基于擴張狀態(tài)觀測器的欠驅動無人船動力學自抗擾控制 225
8.2.1 問題描述 225
8.2.2 縱蕩速度和艏搖角速度自抗擾控制器設計 226
8.2.3 穩(wěn)定性分析 227
8.2.4 仿真與實驗驗證 229
8.3 基于擴張狀態(tài)觀測器的全驅動無人船動力學自抗擾控制 233
8.3.1 問題描述 233
8.3.2 動力學自抗擾控制器設計 233
8.3.3 穩(wěn)定性分析 235
8.3.4 仿真驗證 236
8.4 基于漸近穩(wěn)定擴張狀態(tài)觀測器的全驅動無人船動力學自抗擾控制 238
8.4.1 問題描述 238
8.4.2 漸近穩(wěn)定動力學自抗擾控制器設計 239
8.4.3 穩(wěn)定性分析 240
8.4.4 仿真驗證 242
8.5 本章小結 243
參考文獻 245