本书是一部以动力定位船舶为研究对象，研究其相互之间存在通信约束以及受到海洋环境扰动的协调编队控制方法的著作，是作者近年来对动力定位船舶协调控制及其相关领域研究成果的积累和总结，同时吸收了国内外相关参考文献的精华部分。本书通过清晰的章节结构，由浅入深地介绍动力定位船舶的协调编队控制方法，并给出了相应编队控制方法的仿真验证结果，图文并茂地向读者展现了动力定位船舶的协调编队控制技术的精髓。
焦建芳：博士，硕士生导师。2014年6月毕业于哈尔滨工程大学自动化学院控制理论与控制工程专业，获得工学博士学位。
主要学术成果：近年来一直从事协调编队控制这一热点问题的理论研究及其在海事领域的实际应用，在国内外自动控制学术期刊及国际会议上20篇，其中在SCI收录期刊IEEE Transactions on Industrial Electronics， Journal of the Franklin Institute，ISA transactions， Neurocomputing 等10余篇，在国内期刊《自动化学报》上发表1篇。授权发明专利、实用新型、外观设计等专利6项。主持国家自然科学基金青年基金1项。
目 录
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
