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船舶航行控制MATLAB仿真教程

共计 30 章节
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01
课程导入与船舶航行控制仿真概览
船舶航行控制的核心问题 · MATLAB仿真在控制设计中的作用 · 课程整体任务链与学习路径
课程导入船舶航行控制仿真…
02
船舶运动数学模型基础
船舶六自由度运动描述 · 纵荡-横荡-艏摇三自由度平面运动模型 · 坐标系定义与转换关系
船舶运动数学模型…船舶六自由度运动…
03
船舶操纵运动响应模型
一阶Nomoto模型 · 二阶Nomoto模型 · KT方程参数物理意义及适用场景
船舶操纵运动响应…Nomoto
04
船舶流体动力与参数获取
附加质量 · 阻尼系数 · 舵力模型
船舶流体动力参数获取
05
MATLAB仿真环境与船舶控制脚本框架
MATLAB基础操作 · 脚本与函数组织 · 仿真主循环结构
MATLAB仿真环境
06
船舶直航与回转试验仿真
舵角阶跃输入下的回转运动仿真 · 定常回转直径与战术直径计算 · 仿真结果与实船试验对比
船舶直航回转试验仿真
07
船舶航向保持PID控制仿真
航向偏差反馈 · PID参数整定 · 航向保持仿真与性能指标分析
PID船舶航向保持
08
船舶航向控制Ziegler-Nichols与频域整定方法
基于MATLAB的PID参数自动整定 · 频域稳定裕度分析 · 整定效果对比
Ziegler-Nich…船舶航向控制
09
船舶航向模糊控制仿真
模糊控制器设计 · 隶属度函数与规则库构建 · 模糊航向控制仿真与PID对比
船舶航向模糊控制…模糊控制器设计
10
船舶航向自适应控制仿真
模型参考自适应控制 · 参数自适应律设计 · 航向跟踪仿真与鲁棒性分析
船舶航向自适应控…模型参考自适应控…
11
船舶航迹跟踪视线制导律仿真
LOS制导原理 · 前视距离选取 · 航迹跟踪误差收敛仿真
船舶航迹跟踪视线…LOS
12
船舶航迹跟踪PID与反步控制仿真
航迹跟踪误差模型 · PID航迹控制 · 反步法控制器设计及仿真对比
PID船舶航迹跟踪
13
船舶动力定位环境力建模与仿真
风 · 浪 · 流环境力数学模型
船舶动力定位环境…仿真
14
船舶动力定位PID与滤波控制仿真
动力定位PID控制器设计 · 低频运动滤波 · 推力分配基础与仿真验证
PID船舶动力定位
15
船舶动力定位模型预测控制仿真
MPC预测模型 · 约束处理 · 滚动优化
船舶动力定位模型…MPC
16
船舶航向保持滑模控制仿真
滑模面设计 · 趋近律选取 · 抖振抑制
船舶航向保持滑模…滑模面设计
17
船舶航迹跟踪滑模控制仿真
航迹跟踪滑模控制器设计 · 制导与控制一体化仿真 · 鲁棒性验证
船舶航迹跟踪滑模…航迹跟踪滑模控制…
18
船舶欠驱动特性与控制约束仿真
欠驱动系统特性分析 · 输入饱和与舵速限制 · 约束下的控制仿真
船舶欠驱动特性控制约束仿真
19
船舶航行控制中的海况扰动仿真
不规则波建模 · 海况等级设置 · 扰动下的航向与航迹控制性能评估
船舶航行控制海况扰动仿真
20
船舶控制仿真中的传感器噪声与滤波
陀螺罗经噪声 · GPS位置噪声 · 卡尔曼滤波与低通滤波在航行控制中的应…
船舶控制仿真传感器噪声
21
船舶航向控制仿真中的执行器故障与容错
舵机故障建模 · 故障检测与容错控制策略 · 容错航向控制仿真
船舶航向控制仿真执行器故障
22
船舶编队航行控制仿真
领航-跟随编队模型 · 编队保持控制律 · 编队航行仿真与队形切换
船舶编队航行控制…领航
23
船舶避碰与路径规划仿真基础
静态障碍物避碰 · 动态船舶避碰 · 人工势场法与速度障碍法仿真
船舶避碰路径规划仿真基础
24
船舶航行控制半实物仿真接口设计
MATLAB与外部程序通信 · 串口/UDP接口 · 半实物仿真框架搭建
船舶航行控制半实…MATLAB
25
船舶控制仿真中的Simulink建模
Simulink船舶模型搭建 · 控制器模块化设计 · 仿真参数配置与数据交互
Simulink船舶控制仿真
26
船舶航行控制仿真实验设计与数据分析
仿真实验方案设计 · 蒙特卡洛仿真 · 性能指标统计与结果可视化
船舶航行控制仿真…数据分析
27
船舶航向控制仿真综合实战
从模型建立 · 控制器设计到仿真验证的完整航向控制项…
船舶航向控制仿真…从模型建立
28
船舶航迹跟踪仿真综合实战
制导律与控制器联合设计 · 航迹跟踪全流程仿真与性能评估
船舶航迹跟踪仿真…制导律
29
船舶动力定位仿真综合实战
环境力建模 · 控制器设计 · 推力分配与动力定位系统仿真集成
船舶动力定位仿真…环境力建模
30
课程总结与船舶控制仿真拓展
知识体系回顾 · 仿真结果复现与改进 · 向实船应用过渡的注意事项
课程总结船舶控制仿真拓展