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出版者:第1版 (2002年7月1日)

作者:贾欣乐

出品人:

页数:318 页

译者:

出版时间:2002年7月1日

价格:50.00

装帧:平装

isbn号码:9787563215447

丛书系列:

图书标签:

• 船舶智能控制
• 船舶运动控制
• H∞控制
• 鲁棒控制
• 自适应控制
• 优化控制
• 船舶工程
• 自动导航
• 控制理论
• 海洋工程

船舶运动智能控制与H∞鲁棒控制 一本深入探索现代船舶自动化航行与稳定性提升的学术专著。 本书聚焦于当前船舶领域最前沿的两个关键技术方向：船舶运动的智能控制以及H∞鲁棒控制的应用。我们旨在为读者提供一个全面、系统且具有高度实践指导意义的研究框架，以应对复杂多变的海洋环境对船舶航行安全和效率提出的严峻挑战。 第一部分：船舶运动的智能控制 在这一部分，我们首先对船舶运动控制的基本理论进行了梳理，从经典的PID控制到更先进的自适应和模糊逻辑控制，为智能控制方法的引入奠定了坚实基础。随后，本书将重点阐述各类智能控制算法在船舶运动控制中的应用。 神经网络与深度学习在船舶姿态预测与轨迹跟踪中的应用： 我们将详细介绍如何利用多层感知机（MLP）、长短期记忆网络（LSTM）等神经网络模型，学习船舶在不同工况下的运动特性，实现对船舶横荡、纵荡、首摇、横摇、纵摇等运动状态的精确预测。在此基础上，我们将探讨如何结合深度强化学习（DRL）技术，让船舶自主学习最优的控制策略，实现对预设轨迹的高精度跟踪，尤其是在恶劣海况下。我们将深入分析不同网络结构、学习算法以及数据预处理方法对控制性能的影响。 模糊逻辑与专家系统在航行决策与避碰中的应用： 针对船舶航行中存在的非线性、时变特性以及大量不确定因素，模糊逻辑控制提供了一种能够处理人类专家知识和经验的有效途径。本书将探讨如何构建基于模糊逻辑的控制器，使其能够根据传感器数据（如风速、浪高、水流、目标船只信息等）实时调整舵角、主机油门等控制量，实现平稳高效的航行。此外，还将介绍如何结合专家系统，将船舶航行领域的权威规则和安全标准融入控制系统，提升航行决策的智能化水平，例如在自动避碰场景下的策略生成。 混合智能控制策略的融合与优化： 认识到单一智能控制方法的局限性，本书将着重探讨如何将不同智能控制技术进行有机融合，构建更强大、更鲁棒的混合智能控制系统。例如，可以利用神经网络进行精确的运动状态预测，然后将预测结果作为输入传递给模糊逻辑控制器，实现更精细化的控制。我们将分析这些混合策略的设计原则、实现方法以及在提升控制系统整体性能方面的优势。 智能控制在特定船舶应用场景下的考量： 除了通用的船舶运动控制，本书还将针对一些特殊场景进行深入探讨，例如： 自动化泊船与靠港： 如何利用传感器融合和智能规划算法，实现船舶在港口环境下的自主导航和精确泊靠，减少人为操作失误和潜在危险。 无人船的自主航行： 针对日益发展的无人船技术，探讨如何构建一套完全自主的智能控制系统，使其能够独立完成远洋航行、目标识别、环境感知和任务执行。 节能航行控制： 研究如何利用智能算法优化船舶的航行速度和姿态，以达到降低油耗、减少排放的目的。 第二部分：H∞鲁棒控制在船舶运动控制中的应用 在复杂多变的海洋环境中，船舶的航行性能受到多种不确定因素的影响，如未建模动力学、环境扰动（风、浪、流）、传感器噪声以及执行器误差等。H∞鲁棒控制作为一种经典的控制理论，其核心思想是在保证系统稳定性的前提下，将所有可能的扰动对系统输出的影响限制在一个可接受的范围内。 H∞鲁棒控制理论基础回顾： 本部分将首先对H∞鲁棒控制的核心理论进行系统性的梳理，包括状态空间方程、Lyapunov方程、 Riccati方程、加权函数设计以及H∞范数的概念。我们将详细阐述如何将船舶的运动模型转化为标准H∞控制问题形式。 基于H∞鲁棒控制的船舶航向与轨迹保持： 针对船舶在有风、有浪等扰动下的航向稳定性和轨迹保持问题，我们将深入研究如何设计H∞控制器。这包括： 模型不确定性的描述与建模： 如何将船舶动力学中存在的模型不确定性（例如，不同海况下船舶附加水的质量、阻尼系数的变化）转化为可控的数学形式，以便于H∞控制器设计。 加权函数的设计： 重点分析如何根据船舶航行控制目标（如减小横摇角度、保持航向偏差）以及扰动的特性，设计合适的频率加权函数，以达到最佳的鲁棒性能和控制效果。 H∞控制器设计方法： 详细介绍基于LMI（线性矩阵不等式）的H∞控制器设计方法，以及如何求解Riccati方程或Lyapunov方程来获得控制器参数。 H∞鲁棒控制在船舶姿态稳定中的应用： 船舶的横摇、纵摇等姿态稳定性是保障航行安全的关键。本书将探讨如何运用H∞鲁棒控制技术，有效抑制风浪等外部扰动引起的船舶姿态变化。这可能涉及到： 主动稳定鳍的控制： 如何设计H∞控制器来驱动船舶的主动稳定鳍，通过生成反向的水动力来抵消风浪引起的倾覆力矩。 船舶摇摆抑制： 针对不同类型的船舶（如大型集装箱船、客滚船、渔船等），分析其摇摆特性，并设计针对性的H∞控制器以减小摇摆幅度。 H∞鲁棒控制与其他控制方法的融合： 为了进一步提升控制系统的性能，本书也将探讨H∞鲁棒控制与现代控制理论的融合，例如： H∞与滑模控制的结合： 利用滑模控制的强鲁棒性和抗干扰能力，以及H∞控制的系统性设计方法，构建混合鲁棒控制器，以应对更复杂的海洋环境。 H∞与自适应控制的结合： 在模型参数随时间和环境变化较大的情况下，引入自适应机制，使H∞控制器能够根据船舶实际工作状态进行在线调整。 本书的特点： 理论与实践相结合： 深入浅出的理论讲解，辅以大量的仿真算例和实际应用案例分析，帮助读者掌握先进的控制技术。 前沿性与系统性： 紧密跟踪船舶运动控制领域的最新研究进展，并将智能控制和H∞鲁棒控制两大核心技术进行系统梳理和深度融合。 专业性与可读性： 针对从事船舶工程、自动化控制、海洋工程等领域的科研人员、工程师以及相关专业的研究生。语言严谨，逻辑清晰，力求使复杂的技术概念易于理解。 本书将为读者提供一个强大的理论工具箱和切实可行的技术方案，以应对日益复杂的海洋环境，提升船舶的自主航行能力、航行安全性和操作效率。

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拿到这本书的瞬间，我就被它厚实的纸张和精美的印刷吸引了。书脊上的烫金字体在灯光下闪烁着专业的光泽，让人觉得它是一本值得细细品读的学术专著。我个人在船舶动力学和控制领域有一些基础，所以对“智能控制”和“H∞鲁棒控制”这两个概念并不陌生，但将其有机地结合在一个主题下，确实是一个非常具有挑战性和创新性的课题。我非常好奇作者是如何将深度学习、模糊逻辑、神经网络等人工智能技术，与H∞范数理论、李雅克诺夫函数方法等经典鲁棒控制工具相结合的。 想象一下，一艘大型远洋货轮，在远洋航行中会遇到各种各样的不确定性，比如海况的瞬息万变、发动机性能的衰减、通信信号的干扰等等。如果仅仅依靠传统的PID控制器，可能在面对这些复杂情况时显得力不从心。而这本书所倡导的“智能控制”和“H∞鲁棒控制”，则有望为船舶提供一种近乎“全天候”的稳定性和精确性。 我尤其关注书中是否会深入探讨“H∞范数”在评估控制系统性能时的意义，以及如何通过优化设计来最小化这个范数，从而达到最优的鲁棒性。同时，我也期待书中能够提供一些具体的案例分析，例如如何利用机器学习算法预测船舶的运动轨迹，并根据预测结果实时调整舵角和推进器出力，以抵消风浪的扰动。 如果这本书能够提供一些清晰的理论框架和实用的算法实现细节，那对于从事相关研究的同行来说，无疑是一笔宝贵的财富。

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这套书的封面设计倒是挺别致的，那种深邃的蓝色和银色的字体组合，给人一种科技感和严谨感。虽然我目前还没有机会深入阅读，但光是看到书名，就勾起了我强烈的好奇心。 “船舶运动智能控制”，这个词组本身就非常有画面感，我能想象到在茫茫大海上，一艘巨轮如何依靠先进的技术，在复杂的洋流和风浪中精准航行，这背后蕴藏着多么精密的计算和算法。而“H∞鲁棒控制”更是让我眼前一亮，这个概念在控制理论领域一直备受关注，它意味着对系统不确定性和外部干扰的强大适应能力。将这两者结合，实在是一个非常吸引人的方向。我猜想，这本书可能会详细介绍如何将人工智能的强大学习和决策能力，与H∞控制这种数学上严谨的抗干扰方法相结合，以应对船舶在真实环境中可能遇到的各种挑战，比如传感器误差、模型不精确、突发的恶劣天气等等。 对于船舶行业来说，安全和效率是永恒的主题，而精确可靠的控制系统无疑是实现这两者的基石。这本书的出现，或许能为船舶设计者、控制工程师提供一套全新的思路和方法论，让他们能够设计出更加智能、更加稳健的船舶控制系统，从而在提高航行安全性、降低燃油消耗、优化航线规划等方面取得突破性进展。我个人对这种跨学科的融合研究一直非常感兴趣，也期待这本书能带来一些前沿的理论和实用的工程应用。

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我是一名从事多年船舶系统研发的工程师，对于控制理论的研究一直保持着高度的关注，尤其是那些能够直接应用于工程实践的前沿技术。这本书的书名《船舶运动智能控制与H∞鲁棒控制》，无疑正是我一直在寻找的领域。 我深知，传统的船舶控制系统在面对日益复杂的海上作业环境时，往往存在着性能瓶颈。例如，在恶劣海况下，船舶的姿态稳定性、定位精度都会受到显著影响，传统的PID控制方法在应对这些动态变化时显得力不从心。而“智能控制”的引入，我理解为能够利用机器学习、专家系统等技术，赋予船舶控制系统更强的自适应、自学习能力，使其能够根据实时的海洋环境信息，以及船舶自身的运行状态，动态地调整控制策略，从而实现更优的控制效果。 另一方面，“H∞鲁棒控制”则是我在研究中一直非常重视的理论，它能够为控制系统的稳定性提供严格的数学保证，有效抵御外部干扰和系统内部的不确定性。尤其是在船舶这种大型、非线性、时延的复杂系统中，H∞鲁棒控制的重要性不言而喻。 我非常期待这本书能够详细阐述如何将智能控制与H∞鲁棒控制进行有机融合，形成一套完整的、高性能的船舶运动控制理论和方法。我希望书中能够深入探讨具体的算法设计，例如如何设计智能控制器来生成鲁棒的控制信号，以及如何利用H∞理论来分析和优化智能控制系统的鲁棒性能。如果书中还能提供一些实际的仿真或实验结果，那就更好了，这将为我们工程实践提供宝贵的参考。

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我对船舶的了解仅限于课本上的基础知识，但即便是这些基础知识，也让我对这项庞大而复杂的工程充满了敬意。这本书的书名，听起来就像是为船舶插上了“智慧的翅膀”，让它们在海洋中能够更加自由、更加安全地航行。 “船舶运动智能控制”，这让我联想到的是，船舶不再只是被动地受海浪和风力的影响，而是能够主动地感知、理解并应对这些挑战。我猜想，书中可能会介绍如何利用各种传感器收集海洋信息，比如海浪的高度、风的方向和速度，甚至水流的强度，然后通过一套“聪明”的算法来分析这些信息，并提前做出应对。就好比一个人能够提前预判到障碍物，并做出闪避动作一样，船舶也能变得更加“机灵”。而“H∞鲁棒控制”，对我来说则是一个全新的概念。我理解它可能是一种能够让船舶在任何情况下都保持稳定的技术，即使遇到突发的巨大风浪，或者系统内部出现了一些小故障，船舶也不会因此而失去控制。这就像给船舶穿上了一件“防弹衣”，能够抵御外界的干扰。 我非常好奇，这本书是如何将如此复杂的理论，用一种能够被普通读者理解的方式呈现出来的。我希望它能让我了解到，在现代科技的助力下，人类是如何一步步征服海洋的，以及未来的船舶将会拥有怎样的“超能力”。即便我不是这个领域的专家，我也对这种能够改变世界的技术充满期待。

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坦白说，我并不是船舶工程领域的专业人士，但我一直对那些能够将复杂物理世界“数字化”并实现精准操控的技术非常着迷。这本书的书名，虽然听起来相当专业，却隐约透露着一种“驾驭自然”的宏伟愿景。 “船舶运动智能控制”，我把它理解为让船舶在运动过程中变得“聪明”起来。我猜想，这不仅仅是简单的指令跟随，而是能够感知周围环境、预测未来变化，并自主做出最优决策的过程。这就像给船舶装上了一颗“大脑”，能够独立思考，甚至比人类船长在某些极端情况下反应更快、决策更准确。而“H∞鲁棒控制”，我则理解为一种“超级抗干扰”的能力。它意味着无论外界环境多么恶劣，或者系统内部有多少不确定因素，这套控制系统都能保持稳定，不至于失控。 试想一下，在台风肆虐的海面上，一艘巨大的油轮，如果它的控制系统能够做到“既聪明又强韧”，能够预测巨浪的来袭，并提前调整姿态来减小冲击，同时还能在任何情况下都能保持方向和速度的稳定，那将是多么令人惊叹的技术成就。 这本书的出现，让我觉得我们正在一步步接近科幻小说中的场景。我虽然不直接参与船舶设计，但这类书籍所展现的工程智慧和技术突破，总是能激发我对未来科技的无限遐想。我希望这本书能够用一种相对易于理解的方式，来阐述那些高深的理论，让更多像我这样的非专业人士也能感受到其中的魅力。

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