無人艇集群協(xié)同包圍控制理論與實踐

目錄
前言
主要符號表
第1章 緒論 1
1.1 無人艇集群協(xié)同包圍控制研究背景 1
1.2 無人艇集群協(xié)同包圍控制研究現(xiàn)狀 6
1.2.1 欠驅(qū)動控制 7
1.2.2 包圍運動制導(dǎo) 8
1.2.3 無人艇動力學(xué)控制 11
1.2.4 無人艇約束控制 12
1.3 無人艇集群協(xié)同包圍控制研究挑戰(zhàn) 13
1.4 本書主要內(nèi)容 14
第2章 基礎(chǔ)知識 17
2.1 穩(wěn)定性定理 17
2.2 圖論 19
2.3 模糊邏輯系統(tǒng) 20
2.4 安全與控制障礙函數(shù) 22
2.4.1 控制障礙函數(shù) 22
2.4.2 輸入-狀態(tài)安全控制障礙函數(shù) 23
2.4.3 輸入-狀態(tài)安全高階控制障礙函數(shù) 25
2.5 投影算子 29
第3章 目標(biāo)速度未知的單無人艇單目標(biāo)包圍控制 31
3.1 概述 31
3.2 問題描述 33
3.3 控制器設(shè)計與分析 35
3.3.1 運動學(xué)層設(shè)計 36
3.3.2 動力學(xué)層設(shè)計 39
3.3.3 穩(wěn)定性分析 42
3.4 仿真與實驗驗證 48
3.4.1 仿真驗證 48
3.4.2 實驗驗證 52
3.5 本章小結(jié) 54
第4章 模型參數(shù)完全未知的多無人艇協(xié)同單目標(biāo)包圍控制 55
4.1 概述 55
4.2 問題描述 56
4.3 控制器設(shè)計與分析 58
4.3.1 分布式目標(biāo)估計器設(shè)計 59
4.3.2 距離保持制導(dǎo)律設(shè)計 61
4.3.3 相位分布制導(dǎo)律設(shè)計 63
4.3.4 無模型模糊控制律設(shè)計 65
4.3.5 穩(wěn)定性分析 69
4.4 仿真驗證 76
4.5 本章小結(jié) 82
第5章 狀態(tài)和輸入約束下的多無人艇協(xié)同多目標(biāo)包圍控制 83
5.1 概述 83
5.2 問題描述 84
5.3 控制器設(shè)計與分析 87
5.3.1 分布式目標(biāo)中心估計器設(shè)計 87
5.3.2 時變軌道協(xié)同包圍制導(dǎo)律設(shè)計 88
5.3.3 無模型標(biāo)稱控制律設(shè)計 91
5.3.4 *優(yōu)控制律設(shè)計 93
5.3.5 穩(wěn)定性分析 95
5.4 仿真驗證 101
5.4.1 橢圓軌道多目標(biāo)包圍研究 102
5.4.2 切換軌道多目標(biāo)包圍研究 105
5.5 本章小結(jié) 107
第6章 避碰避障約束下的多無人艇協(xié)同多目標(biāo)包圍控制 108
6.1 概述 108
6.2 問題描述 109
6.3 控制器設(shè)計與分析 112
6.3.1 分布式目標(biāo)中心估計器設(shè)計 112
6.3.2 有限時間模糊預(yù)估器設(shè)計 113
6.3.3 協(xié)同多目標(biāo)包圍標(biāo)稱控制律設(shè)計 115
6.3.4 *優(yōu)安全控制律設(shè)計 118
6.3.5 穩(wěn)定性和安全性分析 123
6.4 仿真驗證 129
6.4.1 協(xié)同多目標(biāo)包圍避碰避障仿真驗證 129
6.4.2 控制障礙函數(shù)避障對比仿真驗證 134
6.5 本章小結(jié) 136
第7章 基于單路徑導(dǎo)引的多無人艇協(xié)同包圍控制 138
7.1 概述 138
7.2 問題描述 138
7.3 控制器設(shè)計與分析 140
7.3.1 勢能函數(shù)設(shè)計 141
7.3.2 運動學(xué)層設(shè)計 142
7.3.3 動力學(xué)層設(shè)計 144
7.3.4 穩(wěn)定性分析 146
7.4 仿真驗證 151
7.5 本章小結(jié) 155
第8章 基于閉合路徑導(dǎo)引的多無人艇協(xié)同包圍控制 156
8.1 概述 156
8.2 問題描述 157
8.3 制導(dǎo)設(shè)計與分析 159
8.3.1 個體制導(dǎo)律設(shè)計 159
8.3.2 協(xié)同更新律設(shè)計 160
8.3.3 穩(wěn)定性分析 161
8.4 未知全局參考速度下的制導(dǎo)設(shè)計與分析 162
8.4.1 分布式觀測器設(shè)計 162
8.4.2 協(xié)同制導(dǎo)律設(shè)計 162
8.4.3 穩(wěn)定性分析 163
8.5 未知側(cè)滑下的制導(dǎo)設(shè)計與分析 163
8.5.1 擴張狀態(tài)觀測器設(shè)計 163
8.5.2 協(xié)同制導(dǎo)律設(shè)計 164
8.5.3 穩(wěn)定性分析 165
8.6 仿真與實驗驗證 167
8.6.1 仿真驗證 167
8.6.2 實驗驗證 170
8.7 本章小結(jié) 172
參考文獻 173