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船舶自动舵PID控制与仿真教程

共计 30 章节
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01
课程导入与船舶自动舵概述
自动舵的功能 · 发展历程 · PID控制的核心地位
课程导入船舶自动舵概述
02
船舶运动数学模型基础
船舶六自由度运动 · Nomoto模型 · 线性与非线性响应模型
船舶运动数学模型…船舶六自由度运动
03
自动舵系统组成与工作原理
航向传感器 · 控制器 · 执行机构（舵机）
自动舵系统组成工作原理
04
PID控制原理回顾
比例 · 积分 · 微分作用
PID控制原理回顾
05
船舶航向PID控制器设计
航向误差定义 · PID参数对航向保持的影响 · 积分抗饱和
PID船舶航向
06
舵机特性与饱和约束建模
舵角限幅 · 舵速限制 · 死区
舵机特性约束建模
07
船舶航向保持仿真环境搭建
MATLAB/Simulink基础 · 船舶模型与PID控制器连接 · 仿真参数设置
船舶航向保持仿真…MATLAB/Simul…
08
航向保持PID参数整定实战
Ziegler-Nichols法 · 临界比例度法 · 试凑法
PID航向保持
09
船舶航向改变（转向）控制仿真
设定航向阶跃输入 · PID响应跟踪 · 转向速率约束
船舶航向改变转向
10
海况干扰下的航向控制
风 · 浪 · 流扰动建模
海况干扰下的航向…流扰动建模
11
积分饱和问题与抗饱和设计
积分限幅 · 积分分离 · 反计算抗饱和
积分饱问题
12
微分作用与噪声抑制
微分先行 · 不完全微分 · 低通滤波
微分作用噪声抑制
13
船舶航向PID控制性能指标
超调量 · 调节时间 · 稳态误差
PID船舶航向
14
基于频域分析的PID稳定性评估
开环Bode图 · 相位裕度 · 增益裕度
PID基于频域分析的
15
船舶模型参数不确定性下的鲁棒性仿真
参数摄动 · PID鲁棒性测试 · 保守性分析
船舶模型参数不确…参数摄动
16
航迹保持（轨迹跟踪）PID控制仿真
航迹偏差定义 · 交叉跟踪误差 · PID航迹保持控制器设计
PID航迹保持
17
船舶自动舵PID控制与航迹保持的联合仿真
航向/航迹模式切换 · 控制逻辑 · 仿真案例
PID船舶自动舵
18
数字PID实现与离散化仿真
采样周期选择 · 位置式与增量式PID · 量化效应
PID数字
19
船舶自动舵PID控制仿真中的执行器非线性补偿
舵机死区补偿 · 间隙补偿 · 摩擦补偿仿真
PID船舶自动舵
20
基于Simulink的船舶自动舵PID仿真模块化设计
子系统封装 · 信号路由 · 仿真自动化脚本
SimulinkPID
21
船舶自动舵PID控制半实物仿真基础
硬件在环概念 · 舵机模拟器接口 · 实时仿真注意事项
PID船舶自动舵
22
船舶自动舵PID控制仿真实验设计
实验目的 · 变量设置 · 数据记录
PID船舶自动舵
23
船舶航向PID控制仿真结果可视化与分析
时域响应曲线 · 舵角曲线 · 误差曲线
PID船舶航向
24
船舶自动舵PID控制参数优化方法
优化目标函数 · 约束条件 · 遗传算法/粒子群优化辅助整定
PID船舶自动舵
25
船舶自动舵PID控制与先进控制对比仿真
模糊PID · 自适应PID · 模型预测控制对比
PID船舶自动舵
26
船舶自动舵PID控制仿真中的故障与容错
传感器故障 · 舵机故障 · 故障检测与PID重构仿真
PID船舶自动舵
27
船舶自动舵PID控制仿真报告撰写指南
报告结构 · 仿真结果呈现 · 参数整定说明
PID船舶自动舵
28
船舶自动舵PID控制仿真项目实战（一）
给定船舶模型与海况 · 完成航向保持PID设计与仿真验证
PID船舶自动舵
29
船舶自动舵PID控制仿真项目实战（二）
航迹保持任务下的PID控制器设计与抗…
PID船舶自动舵
30
课程总结与拓展
核心知识点回顾 · PID在自动舵中的局限 · 进一步学习方向与工程实践建议
课程总结拓展