具体描述
好的，这是一本关于船舶运动控制的图书简介，内容详实，但不包含您提到的《Ship Motion Control》一书的具体内容。 --- 潮汐之舞：现代船舶动力学与自主导航控制系统设计 深度剖析海洋工程的基石：船舶运动的复杂性与控制前沿 《潮汐之舞：现代船舶动力学与自主导航控制系统设计》 是一部全面、深入探讨船舶在复杂海洋环境中运动机理、控制理论与工程实践的专业著作。本书旨在为海洋工程、船舶与海洋工程专业的研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一个坚实的理论基础和前沿的技术视角。 海洋环境的不可预测性——风、浪、流的耦合作用——是船舶安全航行和高效作业面临的核心挑战。本书没有停留在对理想化流体模型的简单套用，而是聚焦于如何在高动态、强非线性、多约束的真实海洋条件下，实现对船舶运动状态的精确估计、可靠预测和有效干预。 第一部分：船舶动力学的多尺度建模与辨识 本卷首先重建了船舶运动的物理基础，但超越了基础的水动力学入门，深入到海洋工程的核心难题：精确的系统辨识与非线性建模。 第一章：水动力学基础回顾与高阶效应考量 本章从流体力学基本原理出发，系统回顾了船舶在静水和规则波浪中的阻力、兴阻力与流体静力学特性。重点在于引入高阶水动力学效应，如空泡效应、船体与螺旋桨的耦合作用，以及浅水或近岸环境下的边界效应建模。 第二章：复杂海况下的环境激励建模 船舶运动的激励源是多样的且耦合的。本章详述了随机波浪场的描述方法，包括JONSWAP谱和Pierson-Moskowitz谱的实际应用及局限性。更进一步，详细分析了风场与洋流场的空间异构性对船舶姿态的影响，并介绍了如何利用CFD（计算流体力学）仿真数据和实船试验数据，对风浪载荷进行高保真度的参数辨识。 第三章：船舶运动方程的非线性推导与参数辨识 本书的核心建模部分聚焦于六自由度（6-DOF）非线性运动方程的构建。这不仅包括经典的莫里森方程，更侧重于引入海洋工程中特有的附加质量、水动力导数与水动力导温的辨识方法。我们将详细介绍基于系统辨识理论（如子空间辨识、非线性ARX模型） 和小波分析技术，如何从实船时域数据中精确提取出关键的水动力学参数，特别是在船舶高速或低速状态下的差异化建模策略。 第二部分：状态估计与运动预测技术 精确的船舶状态（位置、速度、姿态）是所有控制系统的先决条件。本部分深入探讨了如何从噪声污染的传感器数据中，实时、准确地“还原”船舶的真实运动轨迹。 第四章：传感器融合与大地水准面参考 船舶传感器（如GPS/INS、多普勒测速仪、陀螺仪）数据存在固有的噪声和漂移。本章重点阐述了先进的传感器融合技术，特别是扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF） 在船舶运动估计中的应用。我们详细对比了基于扩展状态空间模型和基于粒子滤波的估计性能，并讨论了如何处理INS/DVL的异步数据流和时间同步问题。 第五章：短期与中长期运动预测模型 精准的预测是预见性控制的基础。本章区分了短期（0-30秒）的瞬态响应预测和中长期（30秒以上）的航向保持预测。对于前者，我们引入了高频水动力线性化模型结合非线性修正项；对于后者，则采用了基于概率模型的马尔可夫链对环境的演变进行建模，从而实现对未来几分钟内船舶姿态变化的概率性预测。 第三部分：先进的船舶运动控制策略 这是本书的工程应用高潮，聚焦于如何设计鲁棒、高效且满足操作约束的控制系统。 第六章：基于反馈线性化的非线性控制 对于船舶高度非线性的运动方程，传统的PID控制往往性能受限。本章深入探讨了基于反馈线性化（Feedback Linearization）的控制架构，特别是如何处理控制输入饱和（如舵角、推力限制）和系统内部的约束，以确保控制律在全工况下的稳定性与可执行性。 第七章：模型预测控制（MPC）在船舶运动控制中的集成 MPC因其前瞻性和对约束的处理能力，成为现代船舶动力学控制的首选。本章详细介绍了四自由度（4-DOF）或六自由度（6-DOF）船舶的线性与非线性MPC设计。内容包括：目标函数的构建（最小化能耗、最小化偏差）、约束条件的数学表述（安全距离、舵机极限），以及滚动优化算法在实时计算平台上的部署策略。特别关注了在恶劣海况下，如何通过调整预测时域和控制时域来平衡计算复杂度和控制性能。 第八章：自主船舶的智能决策与鲁棒性增强 本书的终极目标是实现高可靠性的自主航行。本章讨论了高级决策层与底层运动控制层的交互。内容涉及模糊逻辑控制器（FLC）在应对极端突变环境下的应用，强化学习（RL）在自适应控制参数整定中的潜力，以及故障检测与隔离（FDI）机制的设计，确保在传感器失效或执行器部分失效时，系统能够安全地切换到降级运行模式。 总结与展望 《潮汐之舞》 不仅是一本理论教材，更是一本指导工程实践的参考手册。它桥接了高阶的理论数学与严苛的海洋工程现实之间的鸿沟，为下一代绿色、安全、高效的自主船舶系统设计提供了不可或缺的知识框架。全书图表丰富，实例详尽，涵盖了从理论推导到仿真验证的全过程。 ---
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 onlinetoolsland.com All Rights Reserved. 本本书屋 版权所有