無人船集群協(xié)同控制理論與實(shí)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(xiàn)狀 10
1.4 本書體系結(jié)構(gòu) 18
第2章 基礎(chǔ)知識 21
2.1 穩(wěn)定性定理 21
2.2 圖論 23
2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(yù)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(dǎo)律設(shè)計(jì) 30
3.1.3 穩(wěn)定性分析 32
3.1.4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 36
3.2 基于擴(kuò)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(dǎo)律設(shè)計(jì) 45
3.2.3 穩(wěn)定性分析 47
3.2.4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 50
3.3 本章小結(jié) 55
第4章 基于全路徑導(dǎo)引的多無人船協(xié)同路徑跟蹤 57
4.1 基于路徑參數(shù)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(shè)計(jì) 59
4.1.3 穩(wěn)定性分析 61
4.1.4 相關(guān)擴(kuò)展 62
4.1.5 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 68
4.2 基于路徑參數(shù)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(shè)計(jì) 75
4.2.3 穩(wěn)定性分析 77
4.2.4 相關(guān)擴(kuò)展 79
4.2.5 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 84
4.3 基于路徑參數(shù)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(shè)計(jì) 90
4.3.3 穩(wěn)定性分析 92
4.3.4 相關(guān)擴(kuò)展 93
4.3.5 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shè)計(jì) 101
4.4.3 穩(wěn)定性分析 103
4.4.4 仿真驗(yàn)證 107
4.5 本章小結(jié) 110
第5章 基于單路徑導(dǎo)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(dǎo)引的全驅(qū)動(dòng)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(kuò)張狀態(tài)觀測器的分布式制導(dǎo)律設(shè)計(jì) 114
5.1.3 穩(wěn)定性分析 116
5.1.4 仿真驗(yàn)證 118
5.2 基于單路徑導(dǎo)引的欠驅(qū)動(dòng)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(kuò)張狀態(tài)觀測器的分布式制導(dǎo)律設(shè)計(jì) 122
5.2.3 穩(wěn)定性分析 125
5.2.4 仿真驗(yàn)證 126
5.3 帶避障避碰和連通保持的欠驅(qū)動(dòng)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(shù) 130
5.3.3 避障避碰和連通保持的分布式制導(dǎo)律設(shè)計(jì) 132
5.3.4 穩(wěn)定性分析 133
5.3.5 仿真驗(yàn)證 135
5.4 本章小結(jié) 138
第6章 基于多路徑導(dǎo)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(dǎo)引的全驅(qū)動(dòng)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(dǎo)律設(shè)計(jì) 141
6.1.3 穩(wěn)定性分析 143
6.1.4 仿真驗(yàn)證 147
6.2 基于多路徑導(dǎo)引的欠驅(qū)動(dòng)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(dǎo)律設(shè)計(jì) 152
6.2.3 穩(wěn)定性分析 155
6.2.4 仿真驗(yàn)證 158
6.3 有限時(shí)間收斂的欠驅(qū)動(dòng)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(shù) 163
6.3.3 分布式路徑操縱制導(dǎo)律設(shè)計(jì) 164
6.3.4 穩(wěn)定性分析 166
6.3.5 仿真驗(yàn)證 170
6.4 本章小結(jié) 173
第7章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無人船動(dòng)力學(xué)控制 174
7.1 基于低頻學(xué)習(xí)預(yù)估器的無人船神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)航向控制 174
7.1.1 問題描述 175
7.1.2 基于預(yù)估器的航向控制器設(shè)計(jì) 175
7.1.3 穩(wěn)定性分析 177
7.1.4 仿真驗(yàn)證 180
7.2 輸入約束下欠驅(qū)動(dòng)無人船的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)控制 183
7.2.1 問題描述 183
7.2.2 基于預(yù)估器的飽和動(dòng)力學(xué)控制器設(shè)計(jì) 184
7.2.3 穩(wěn)定性分析 186
7.2.4 仿真驗(yàn)證 189
7.3 輸入增益未知欠驅(qū)動(dòng)無人船的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)控制 191
7.3.1 問題描述 192
7.3.2 基于積分并行學(xué)習(xí)預(yù)估器的動(dòng)力學(xué)控制器設(shè)計(jì) 192
7.3.3 穩(wěn)定性分析 196
7.3.4 仿真驗(yàn)證 198
7.4 輸入約束下全驅(qū)動(dòng)無人船的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)控制 200
7.4.1 問題描述 200
7.4.2 基于預(yù)估器的飽和動(dòng)力學(xué)控制器設(shè)計(jì) 201
7.4.3 穩(wěn)定性分析 202
7.4.4 仿真驗(yàn)證 205
7.5 基于事件觸發(fā)的全驅(qū)動(dòng)無人船神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)控制 206
7.5.1 問題描述 206
7.5.2 基于事件觸發(fā)預(yù)估器的動(dòng)力學(xué)控制器設(shè)計(jì) 207
7.5.3 穩(wěn)定性和芝諾現(xiàn)象分析 209
7.5.4 仿真驗(yàn)證 213
7.6 本章小結(jié) 217
第8章 基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的無人船動(dòng)力學(xué)自抗擾控制 218
8.1 基于擴(kuò)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(shè)計(jì) 219
8.1.3 穩(wěn)定性分析 220
8.1.4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 222
8.2 基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的欠驅(qū)動(dòng)無人船動(dòng)力學(xué)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(shè)計(jì) 226
8.2.3 穩(wěn)定性分析 227
8.2.4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 229
8.3 基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的全驅(qū)動(dòng)無人船動(dòng)力學(xué)自抗擾控制 233
8.3.1 問題描述 233
8.3.2 動(dòng)力學(xué)自抗擾控制器設(shè)計(jì) 233
8.3.3 穩(wěn)定性分析 235
8.3.4 仿真驗(yàn)證 236
8.4 基于漸近穩(wěn)定擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的全驅(qū)動(dòng)無人船動(dòng)力學(xué)自抗擾控制 238
8.4.1 問題描述 238
8.4.2 漸近穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)自抗擾控制器設(shè)計(jì) 239
8.4.3 穩(wěn)定性分析 240
8.4.4 仿真驗(yàn)證 242
8.5 本章小結(jié) 243
參考文獻(xiàn) 245