针对不确定性和外界干扰条件下的欠驱动船舶航行控制问题，本书尝试采用自抗扰控制、滑模控制、Backstepping控制等几种控制算法进行航向航迹控制研究，重点阐述了航向航迹控制算法的实现问题，为提高船舶航行控制系统的鲁棒性提供了新的控制思路和方案。本文成果也可以推广应用于水下潜器、非完整移动机器人等其它具有欠驱动特性的系统中，具有较好的普适性。本书可作为从事船舶控制工程、控制理论与控制工程相关专业的教师、研究生、高年级本科生的课程教材与教学用书，亦可作为船舶控制工程研究和设计人员的参考书。

前言
第1章 绪论
1.1 研究的意义及选题来源
1.2 船舶航向、航迹控制国内外研究概述
1.2.1 船舶航向控制
1.2.2 船舶航迹控制
1.3 非线性不确定系统的鲁棒控制方法
1.3.1 L,yapunov技术
1.3.2 变结构控制
1.3.3 Backstepping控制
1.3.4 自适应技术
1.3.5 模糊控制技术
1.3.6 自抗扰控制技术
1.4 研究内容以及主要章节安排
第2章 理论基础
2.1 Lyapunov稳定性理论
2.1.1 基本概念
2.1.2 Lyapunov稳定性定理
2.1.3 Barbalet引理
2.2 滑模变结构理论
2.2.1 滑模变结构控制的基本原理
2.2.2 滑模变结构控制的不变性
2.2.3 变结构控制系统的抖动问题
2.2.4 滑模变结构控制系统的综合
2.3 Backstepping控制原理
2.4 自抗扰控制理论
2.4.1 自抗扰控制器简介
2.4.2 自抗扰控制器的结构
2.5 小结
第3章 欠驱动水面船舶的运动数学模型
3.1 引言
3.2 船舶运动数学模型
3.2.1 船舶运动坐标系统和运动学
3.2.2 船舶耦合运动方程建模
3.2.3 船舶水平面三自由度一般方程
3.2.4 简化的船舶水平面三自由度运动模型.
3.2.5 响应型船舶运动数学模型
3.2.6 舵机模型
3.3 干扰的数学模型
3.3.1 海风干扰
3.3.2 海浪干扰
3.3.3 海流干扰
3.4 小结
第4章 船舶航向控制器设计
4.1 引言
4.2 基于自抗扰控制技术的船舶航向控制器设计
4.2.1 Norrbin不确定性模型
4.2.2 船舶航向自抗扰控制器设计
4.2.3 自抗扰控制器参数整定
4.2.4 仿真结果
4.3 基于自适应模糊滑模控制的船舶航向控制器设计
4.3.1 自适应模糊滑模控制
4.3.2 船舶航向自适应模糊滑模控制器设计
4.3.3 仿真结果
4.4 基于扰动观测器的船舶航向Backstepping控制器设计
4.4.1 扰动观测器介绍
4.4.2 船舶不确定性动态方程
4.4.3 非线性干扰观测器
4.4.4 船舶航向Backstepping控制器设计
4.4.5 仿真结果
4.5 小结
第5章 欠驱动船舶航迹控制器设计
5.1 引言
5.2 欠驱动船舶直线航迹控制
5.2.1 直线航迹数学模型
5.2.2 船舶直线航迹自抗扰控制器设计
5.2.3 仿真结果
5.3 基于微分同胚变换的船舶直线Backstepping航迹控制
5.3.1 Backstepping控制器设计
5.3.2 仿真结果
5.4 基于L0 s导航滑模控制的船舶直线航迹控制
5.4.1 LOS导航算法
5.4.2 基于LOS的直线航迹滑模控制器设计
5.4.3 仿真结果
5.5 基于LOS导航Backstepping控制的船舶曲线航迹控制
5.5.1 三自由度非线性数学模型
5.5.2 基于Backstepping的控制律设计
5.5.3 仿真结果
5.6 小结
第6章 船舶航向、航迹控制系统实现及实验
6.1 主要功能及技术指标
6.2 系统总体结构
6.3 系统的硬件实现
6.4 系统的软件实现
6.5 系统联调实验
6.6 结果分析
6.6.1 航向控制实验
6.6.2 航迹控制实验
6.7 小结
第7章 总结和展望
7.1 主要研究内容
7.2 主要创新点
7.3 应该进一步研究的问题
参考文献