无人艇集群技术是实现海洋强国战略的核心技术支撑之一，本书从包围制导、模糊控制、智能优化一体化出发，系统论述了关于无人艇集群协同包围控制的最新理论与实践研究进展。本书的主要内容包括：无人艇集群协同包围控制的国内外研究进展与研究挑战、无人艇集群协同包围控制系统设计与分析的基础知识、目标速度未知的单无人艇单目标包围控制、模型参数完全未知的多无人艇协同单目标包围控制、状态和输入约束下的多无人艇协同多目标包围控制、避碰避障约束下的多无人艇协同多目标包围控制、基于单路径导引的多无人艇协同包围控制、基于闭合路径导引的多无人艇协同包围控制。
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2001.09-2005.07，大连海事大学 电气工程及其自动化专业，本科
2005.09-2008.07，大连海事大学 电力电子与电力传动专业，硕士
2008.09-2011.12，大连海事大学 控制理论与控制工程专业，博士2011.12-2013.07，大连海事大学轮机工程学院，讲师
2013.07-2018.06，大连海事大学轮机工程学院，副教授
2013.12-至今，大连海事大学，硕士生导师
2014.08-2018.04，大连理工大学控制科学与控制工程博士后流动站，博士后
2015.12-至今，大连海事大学，博士生导师
2016.02-2018.02，香港城市大学，香江学者
2018.07-至今，大连海事大学船舶电气工程学院，教授
2019.01-2019.02,香港城市大学，Senior Research Fellow
2019.07-2019.08,香港城市大学，Senior Research Fellow在TNNLS(影响因子: 10.4)、TCYB(影响因子: 10.3)、TIE(影响因子: 8.0)、JOE、OE等海洋工程和智能控制顶级期刊发表SCI/EI论文302篇，其中SCI论文161篇，其中第一作者/通讯作者SCI论文113篇，IEEE汇刊71篇，OE论文23篇，JCR-I区和II区论文154篇，论文被SCI他引5365次，WOS他引5817次，谷歌学术引用10391次，谷歌学术H-指数55，19篇入选ESI高被引论文，单篇最高SCI他引277次。2021年-至今，中国航海智库特约研究员
2021年-至今，IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, Associate Editor
2021年-至今，Control Engineering Practice，无人系统智能控制客座主编
2021年-至今，中国舰船研究，无人海洋航行器集群技术特约主编
2021年-2026年，中国指挥与控制学会空天防务体系工程专业委员会委员
2021年，第六届自动化、控制和机器人工程国际会议程序主席
2020年-至今，中国指挥与控制学会集群智能与协同控制专业委员会委员
2020年-至今，IEEE Senior Member(国际电气与电子工程师协会高级会员)
2019年-至今，中国舰船杂志编委
2018年-至今，第十届船舶力学学术委员会操作性与运动控制学组组员
2019年-至今，中国自动化学会非线性系统与控制学组委员
2018年-至今，中国航海学会会员
2017年-至今，中国自动化学会多自主体控制专业委员会委员
2017年-至今，中国自动化学会ADPRL专业委员会委员
目录
前言
主要符号表
第1章 绪论 1
1.1 无人艇集群协同包围控制研究背景 1
1.2 无人艇集群协同包围控制研究现状 6
1.2.1 欠驱动控制 7
1.2.2 包围运动制导 8
1.2.3 无人艇动力学控制 11
1.2.4 无人艇约束控制 12
1.3 无人艇集群协同包围控制研究挑战 13
1.4 本书主要内容 14
第2章 基础知识 17
2.1 稳定性定理 17
2.2 图论 19
2.3 模糊逻辑系统 20
2.4 安全与控制障碍函数 22
2.4.1 控制障碍函数 22
2.4.2 输入-状态安全控制障碍函数 23
2.4.3 输入-状态安全高阶控制障碍函数 25
2.5 投影算子 29
第3章 目标速度未知的单无人艇单目标包围控制 31
3.1 概述 31
3.2 问题描述 33
3.3 控制器设计与分析 35
3.3.1 运动学层设计 36
3.3.2 动力学层设计 39
3.3.3 稳定性分析 42
3.4 仿真与实验验证 48
3.4.1 仿真验证 48
3.4.2 实验验证 52
3.5 本章小结 54
第4章 模型参数完全未知的多无人艇协同单目标包围控制 55
4.1 概述 55
4.2 问题描述 56
4.3 控制器设计与分析 58
4.3.1 分布式目标估计器设计 59
4.3.2 距离保持制导律设计 61
4.3.3 相位分布制导律设计 63
4.3.4 无模型模糊控制律设计 65
4.3.5 稳定性分析 69
4.4 仿真验证 76
4.5 本章小结 82
第5章 状态和输入约束下的多无人艇协同多目标包围控制 83
5.1 概述 83
5.2 问题描述 84
5.3 控制器设计与分析 87
5.3.1 分布式目标中心估计器设计 87
5.3.2 时变轨道协同包围制导律设计 88
5.3.3 无模型标称控制律设计 91
5.3.4 最优控制律设计 93
5.3.5 稳定性分析 95
5.4 仿真验证 101
5.4.1 椭圆轨道多目标包围研究 102
5.4.2 切换轨道多目标包围研究 105
5.5 本章小结 107
第6章 避碰避障约束下的多无人艇协同多目标包围控制 108
6.1 概述 108
6.2 问题描述 109
6.3 控制器设计与分析 112
6.3.1 分布式目标中心估计器设计 112
6.3.2 有限时间模糊预估器设计 113
6.3.3 协同多目标包围标称控制律设计 115
6.3.4 最优安全控制律设计 118
6.3.5 稳定性和安全性分析 123
6.4 仿真验证 129
6.4.1 协同多目标包围避碰避障仿真验证 129
6.4.2 控制障碍函数避障对比仿真验证 134
6.5 本章小结 136
第7章 基于单路径导引的多无人艇协同包围控制 138
7.1 概述 138
7.2 问题描述 138
7.3 控制器设计与分析 140
7.3.1 势能函数设计 141
7.3.2 运动学层设计 142
7.3.3 动力学层设计 144
7.3.4 稳定性分析 146
7.4 仿真验证 151
7.5 本章小结 155
第8章 基于闭合路径导引的多无人艇协同包围控制 156
8.1 概述 156
8.2 问题描述 157
8.3 制导设计与分析 159
8.3.1 个体制导律设计 159
8.3.2 协同更新律设计 160
8.3.3 稳定性分析 161
8.4 未知全局参考速度下的制导设计与分析 162
8.4.1 分布式观测器设计 162
8.4.2 协同制导律设计 162
8.4.3 稳定性分析 163
8.5 未知侧滑下的制导设计与分析 163
8.5.1 扩张状态观测器设计 163
8.5.2 协同制导律设计 164
8.5.3 稳定性分析 165
8.6 仿真与实验验证 167
8.6.1 仿真验证 167
8.6.2 实验验证 170
8.7 本章小结 172
参考文献 173
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