進入二十一世紀，海洋再次成為世界關注的焦點。在經濟與技術的發展和推進過程中，海洋經濟已經成為我國經濟發展的戰略要地，同時也順應世界經濟發展潮流。作為當今海洋經濟發展的重要載體，水面船舶的研究與開發再次被推向了一個新高度。另外，隨著海上貿易不斷增多，船舶的安全性、經濟性及舒適性也進一步得到重視，這迫使船舶運動控制問題得到關注。當今，智能航運已經被提高到了國家戰略層面，而水面船舶作為智能航運發展的有機載體已經凸顯其重要性。船舶的自主控制是實現高度無人化、自主化的必經之路，因此如何安全、精確地實現水面船舶的自主控制是當前所面臨的機遇與挑戰。

近年來，隨著海洋工業向深海方向發展，船舶運動控制問題引起了相關研究團隊的高度重視。本書研究水面船舶實際航行過程中的問題，針對由風、浪、流等引起的外部環境擾動，由建模技術、船舶操縱環境等引起的船舶模型參數攝動等引起的參數不確定、動態不確定等，傳感設備的測量不確定性，推進系統的物理約束，以及突發性故障等引起的全驅動與欠驅動水面船舶的軌跡跟蹤控制設計難題，提出船舶運動自適應狀態反饋和輸出反饋控制策略，形成一套先進的水面船舶運動控制理論與方法，研究內容較為系統全面。本書匯聚了作者多年來的研究成果，撰寫過程中充分吸收了國內外船舶運動控制理論研究的前沿成果，以期成為該領域在校本科生與研究生、相關科技工作者及工程技術人員的參考書籍。

本書共9章。第1章為緒論；第2章為船舶運動數學模型與基礎理論；第3章為輸入飽和約束下MSV魯棒自適應跟蹤控制；第4章為具有預定義性能的MSV自適應神經輸出反饋跟蹤控制；第5章為基于復合學習的船舶動態事件觸發跟蹤控制；第6章為基于神經網絡擾動觀測器的欠驅動船舶有限時間跟蹤控制；第7章為基于事件觸發復合學習欠驅動MSV有限時間跟蹤控制；第8章為基于單參數學習的欠驅動水面船舶有限時間跟蹤控制；第9章為輸入飽和下欠驅動船舶自適應神經容錯跟蹤控制。

本書獲得浙江省自然科學基金項目（LY21E090005）、舟山市科技局項目（2022C41006）、浙江海洋大學人才基金項目的資助。研究生喻淑蘭、吳晨、李俊輝等參與了本書內容的部分研究工作及書稿的整理、校對工作。另外，本書在撰寫過程中還得到了武漢理工大學馬勇教授、浙江海洋大學潘寶峰博士等的幫助與支持，在此對他們表示由衷的感謝。

由于作者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請讀者批評指教。

前言
第1章 緒論 1
1.1 Backstepping設計方法概述 1
1.1.1 Backstepping簡介 1
1.1.2 積分器Backstepping 1
1.1.3 自適應控制器Backstepping 3
1.2 船舶運動控制概述 5
1.2.1 船舶運動控制任務 5
1.2.2 船舶運動控制技術分類 7
1.3 船舶跟蹤控制現狀 9
1.3.1 船舶航跡跟蹤控制設計方法 9
1.3.2 船舶內外部不確定 10
1.3.3 執行物理約束 12
1.3.4 輸出受限 13
參考文獻 14
第2章 船舶運動數學模型與基礎理論 23
2.1 三自由度數學模型 23
2.1.1 坐標系建立 23
2.1.2 六自由度運動數學模型 25
2.1.3 三自由度運動全驅動船舶數學模型 26
2.1.4 三自由度運動欠驅動船舶數學模型 27
2.2 相關理論 29
參考文獻 31
第3章 輸入飽和約束下MSV魯棒自適應跟蹤控制 32
3.1 問題描述 32
3.2 狀態/輸出反饋控制設計 34
3.2.1 狀態反饋控制律設計 34
3.2.2 輸出反饋控制律設計 39
3.2.3 仿真驗證 42
3.3 有限時間控制律設計 50
3.3.1 控制律設計 51
3.3.2 穩定性分析 55
3.3.3 仿真驗證 56
3.4 結論 62
參考文獻 62
第4章 具有預定義性能的MSV自適應神經輸出反饋跟蹤控制 66
4.1 問題描述 66
4.2 控制設計 67
4.2.1 觀測器設計 67
4.2.2 性能函數與跟蹤誤差轉換 70
4.2.3 控制律設計與穩定性分析 71
4.3 仿真驗證 76
4.3.1 控制方案有效測試 77
4.3.2 噪聲容忍測試 81
4.3.3 性能比較 83
4.4 結論 85
參考文獻 86
第5章 基于復合學習的船舶動態事件觸發跟蹤控制 90
5.1 問題描述 90
5.2 控制設計 91
5.2.1 觀測器設計 91
5.2.2 控制律設計 95
5.3 穩定性分析 100
5.4 仿真驗證 103
5.4.1 控制方案的有效性測試 105
5.4.2 DETP和靜態ETP下的性能比較 109
5.4.3 不同參數下的性能比較 110
5.5 結論 110
參考文獻 111
第6章 基于神經網絡擾動觀測器的欠驅動船舶有限時間跟蹤控制 114
6.1 問題描述 114
6.2 控制律設計 115
6.3 穩定性分析 121
6.4 仿真驗證 126
6.5 結論 131
參考文獻 131
第7章 基于事件觸發復合學習欠驅動MSV有限時間跟蹤控制 134
7.1 問題描述 134
7.2 控制設計 134
7.3 仿真驗證 142
7.4 結論 149
參考文獻 150
第8章 基于單參數學習的欠驅動水面船舶有限時間跟蹤控制 151
8.1 問題描述 151
8.2 坐標變換 152
8.3 控制設計與穩定性分析 155
8.3.1 控制律設計 155
8.3.2 穩定性分析 160
8.4 仿真驗證 161
8.4.1 性能測試與對比研究 161
8.4.2 魯棒性測試 167
8.5 結論 169
參考文獻 169
第9章 輸入飽和下欠驅動船舶自適應神經容錯跟蹤控制 172
9.1 問題描述 172
9.2 坐標變換 173
9.3 控制設計與穩定性分析 177
9.4 仿真驗證 184
9.5 結論 188
參考文獻 189

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27. 鴻蒙系統應用開發項目化教程 [鄧文達　史勁　李禮]
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