船舶动力定位系统原理

第1章 绪论1.1 船舶动力定位系统的定义1.2 船舶动力定位系统的发展历程1.2.1 船舶动力定位系统的由来1.2.2 船舶动力定位系统的发展1.3 船舶动力定位系统的介绍1.3.1 船舶动力定位系统的组成1.3.2 船舶动力定位系统的功能1.3.3 船舶动力定位系统的工作原理1.4 船舶动力定位系统的分级1.4.1 船级符号1.4.2 设备的配置参考文献 第2章 数学模型2.1 船舶运动数学模型2.1.1 坐标系及其转换关系2.1.2 船舶六自由度数学模型2.1.3 船舶平面运动线性数学模型2.1.4 风浪中的船舶操纵运动数学模型2.2 环境力模型2.2.1 环境载荷方向角的定义2.2.2 风载荷模型2.2.3 流载荷模型2.2.4 波浪载荷模型参考文献 第3章 传感器系统及状态估计3.1 传感器系统3.1.1 常用传感器介绍3.1.2 传感器数据预处理与数据融合3.2 状态估计原理3.2.1 概述3.2.2 状态估计的研究现状3.3 状态估计中的船舶数学模型3.3.1 环境力模型3.3.2 低频运动数学模型3.3.3 高频运动数学模型3.3.4 测量模型3.3.5 非线性运动数学模型3.3.6 非线性运动模型状态空间形式3.4 卡尔曼滤波3.4.1 卡尔曼滤波原理3.4.2 卡尔曼滤波器设计3.5 自适应滤波3.5.1 渐消记忆滤波3.5.2 H∞鲁棒滤波3.6 非线性无源滤波3.6.1 数学模型3.6.2 状态估计方程3.6.3 误差动态特性方程3.6.4 增益矩阵3.7 仿真实例与结果分析3.7.1 仿真实验方案3.7.2 仿真结果与分析参考文献 第4章 动力定位控制4.1 PID控制算法4.1.1 PID控制原理4.1.2 数字PID控制算法4.2 线性二次型(LQ)*优控制算法4.2.1 *优控制原理4.2.2 LQ控制器设计4.3 反步积分控制算法4.3.1 反步积分理论基础4.3.2 反步积分控制器设计4.4 模糊控制算法4.4.1 模糊控制系统的基本结构4.4.2 模糊控制器设计4.5 变海况下的混合切换控制器设计4.5.1 海况等级划分4.5.2 混合切换控制系统4.6 仿真实例与结果分析4.6.1 PID控制器仿真与分析4.6.2 LQ控制器仿真与分析4.6.3 反步积分控制器仿真与分析4.6.4 模糊控制器仿真与分析4.6.5 变海况下的混合切换控制器仿真与分析参考文献 第5章 推力优化分配5.1 推进器模型5.1.1 主推进器5.1.2 槽道推进器5.1.3 全回转推进器5.1.4 吊舱推进器5.2 推力损失5.2.1 轴向流引起的推力损失5.2.2 主推和全回转推进器横向流引起的推力损失5.2.3 侧推横向流引起的推力损失5.2.4 波浪引起的推力损失5.2.5 推进器一船体干扰引起的推力损失5.2.6 侧推进口形状、格栅及槽道引起的推力损失5.2.7 推进器一推进器之间的干扰引起的推力损失5.2.8 降低推力损失的措施5.3 推力优化分配模型5.3.1 等式约束5.3.2 不等式约束5.3.3 目标函数5.4 推力优化分配问题求解5.4.1 广义逆法5.4.2 增广拉格朗日乘子法5.4.3 线性二次规划法5.5 推力分配策略5.5.1 快速转向推进器的应用5.5.2 偏值5.6 仿真实例与结果分析5.6.1 常规推进器仿真与分析5.6.2 快速转向推进器仿真与分析5.6.3 基于二次推力分配的偏值方法仿真与分析参考文献 第6章 动力定位能力分析6.1 动力定位能力曲线的描述6.2 动力定位能力曲线的计算6.2.1 环境载荷计算6.2.2 推进器推力分配6.2.3 动力定位能力曲线的计算与分析参考文献