無人艇集群技術是實現海洋強國戰略的核心技術支撐之一，本書從包圍制導、模糊控制、智能優化一體化出發，系統論述了關于無人艇集群協同包圍控制的最新理論與實踐研究進展。本書的主要內容包括：無人艇集群協同包圍控制的國內外研究進展與研究挑戰、無人艇集群協同包圍控制系統設計與分析的基礎知識、目標速度未知的單無人艇單目標包圍控制、模型參數完全未知的多無人艇協同單目標包圍控制、狀態和輸入約束下的多無人艇協同多目標包圍控制、避碰避障約束下的多無人艇協同多目標包圍控制、基于單路徑導引的多無人艇協同包圍控制、基于閉合路徑導引的多無人艇協同包圍控制。
2001.09-2005.07，大連海事大學 電氣工程及其自動化專業，本科
2005.09-2008.07，大連海事大學 電力電子與電力傳動專業，碩士
2008.09-2011.12，大連海事大學 控制理論與控制工程專業，博士2011.12-2013.07，大連海事大學輪機工程學院，講師
2013.07-2018.06，大連海事大學輪機工程學院，副教授
2013.12-至今，大連海事大學，碩士生導師
2014.08-2018.04，大連理工大學控制科學與控制工程博士后流動站，博士后
2015.12-至今，大連海事大學，博士生導師
2016.02-2018.02，香港城市大學，香江學者
2018.07-至今，大連海事大學船舶電氣工程學院，教授
2019.01-2019.02,香港城市大學，Senior Research Fellow
2019.07-2019.08,香港城市大學，Senior Research Fellow在TNNLS(影響因子: 10.4)、TCYB(影響因子: 10.3)、TIE(影響因子: 8.0)、JOE、OE等海洋工程和智能控制頂級期刊發表SCI/EI論文302篇，其中SCI論文161篇，其中第一作者/通訊作者SCI論文113篇，IEEE匯刊71篇，OE論文23篇，JCR-I區和II區論文154篇，論文被SCI他引5365次，WOS他引5817次，谷歌學術引用10391次，谷歌學術H-指數55，19篇入選ESI高被引論文，單篇最高SCI他引277次。2021年-至今，中國航海智庫特約研究員
2021年-至今，IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, Associate Editor
2021年-至今，Control Engineering Practice，無人系統智能控制客座主編
2021年-至今，中國艦船研究，無人海洋航行器集群技術特約主編
2021年-2026年，中國指揮與控制學會空天防務體系工程專業委員會委員
2021年，第六屆自動化、控制和機器人工程國際會議程序主席
2020年-至今，中國指揮與控制學會集群智能與協同控制專業委員會委員
2020年-至今，IEEE Senior Member(國際電氣與電子工程師協會高級會員)
2019年-至今，中國艦船雜志編委
2018年-至今，第十屆船舶力學學術委員會操作性與運動控制學組組員
2019年-至今，中國自動化學會非線性系統與控制學組委員
2018年-至今，中國航海學會會員
2017年-至今，中國自動化學會多自主體控制專業委員會委員
2017年-至今，中國自動化學會ADPRL專業委員會委員
目錄
前言
主要符號表
第1章 緒論 1
1.1 無人艇集群協同包圍控制研究背景 1
1.2 無人艇集群協同包圍控制研究現狀 6
1.2.1 欠驅動控制 7
1.2.2 包圍運動制導 8
1.2.3 無人艇動力學控制 11
1.2.4 無人艇約束控制 12
1.3 無人艇集群協同包圍控制研究挑戰 13
1.4 本書主要內容 14
第2章 基礎知識 17
2.1 穩定性定理 17
2.2 圖論 19
2.3 模糊邏輯系統 20
2.4 安全與控制障礙函數 22
2.4.1 控制障礙函數 22
2.4.2 輸入-狀態安全控制障礙函數 23
2.4.3 輸入-狀態安全高階控制障礙函數 25
2.5 投影算子 29
第3章 目標速度未知的單無人艇單目標包圍控制 31
3.1 概述 31
3.2 問題描述 33
3.3 控制器設計與分析 35
3.3.1 運動學層設計 36
3.3.2 動力學層設計 39
3.3.3 穩定性分析 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 54
第4章 模型參數完全未知的多無人艇協同單目標包圍控制 55
4.1 概述 55
4.2 問題描述 56
4.3 控制器設計與分析 58
4.3.1 分布式目標估計器設計 59
4.3.2 距離保持制導律設計 61
4.3.3 相位分布制導律設計 63
4.3.4 無模型模糊控制律設計 65
4.3.5 穩定性分析 69
4.4 仿真驗證 76
4.5 本章小結 82
第5章 狀態和輸入約束下的多無人艇協同多目標包圍控制 83
5.1 概述 83
5.2 問題描述 84
5.3 控制器設計與分析 87
5.3.1 分布式目標中心估計器設計 87
5.3.2 時變軌道協同包圍制導律設計 88
5.3.3 無模型標稱控制律設計 91
5.3.4 最優控制律設計 93
5.3.5 穩定性分析 95
5.4 仿真驗證 101
5.4.1 橢圓軌道多目標包圍研究 102
5.4.2 切換軌道多目標包圍研究 105
5.5 本章小結 107
第6章 避碰避障約束下的多無人艇協同多目標包圍控制 108
6.1 概述 108
6.2 問題描述 109
6.3 控制器設計與分析 112
6.3.1 分布式目標中心估計器設計 112
6.3.2 有限時間模糊預估器設計 113
6.3.3 協同多目標包圍標稱控制律設計 115
6.3.4 最優安全控制律設計 118
6.3.5 穩定性和安全性分析 123
6.4 仿真驗證 129
6.4.1 協同多目標包圍避碰避障仿真驗證 129
6.4.2 控制障礙函數避障對比仿真驗證 134
6.5 本章小結 136
第7章 基于單路徑導引的多無人艇協同包圍控制 138
7.1 概述 138
7.2 問題描述 138
7.3 控制器設計與分析 140
7.3.1 勢能函數設計 141
7.3.2 運動學層設計 142
7.3.3 動力學層設計 144
7.3.4 穩定性分析 146
7.4 仿真驗證 151
7.5 本章小結 155
第8章 基于閉合路徑導引的多無人艇協同包圍控制 156
8.1 概述 156
8.2 問題描述 157
8.3 制導設計與分析 159
8.3.1 個體制導律設計 159
8.3.2 協同更新律設計 160
8.3.3 穩定性分析 161
8.4 未知全局參考速度下的制導設計與分析 162
8.4.1 分布式觀測器設計 162
8.4.2 協同制導律設計 162
8.4.3 穩定性分析 163
8.5 未知側滑下的制導設計與分析 163
8.5.1 擴張狀態觀測器設計 163
8.5.2 協同制導律設計 164
8.5.3 穩定性分析 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 172
參考文獻 173
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