第一部分 數(shù)學(xué)模型第1章 緒論
1.1 船舶動(dòng)力定位的定義
1.2 船舶動(dòng)力定位的發(fā)展史
1.2.1 動(dòng)力定位產(chǎn)生的背景
1.2.2 動(dòng)力定位系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
1.3 船舶動(dòng)力定位簡(jiǎn)介
1.3.1 動(dòng)力定位系統(tǒng)工作原理
1.3.2 船舶動(dòng)力定位的基本功能
1.3.3 動(dòng)力定位的分級(jí)
1.4 國(guó)際組織和船級(jí)社
1.4.1 國(guó)際組織
1.4.2 船級(jí)社第2章 坐標(biāo)系統(tǒng)
2.1 概述
2.2 地球中心慣性坐標(biāo)系
2.3 地球中心固定坐標(biāo)系
2.4 wgs-84坐標(biāo)系
2.5 通用橫向墨卡托投影坐標(biāo)系統(tǒng)
2.6 北東坐標(biāo)系
2.7 船體坐標(biāo)系
2.8 船體平行坐標(biāo)系第3章 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)
3.1.1 運(yùn)動(dòng)變量定義
3.1.2 船體坐標(biāo)系與北東坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換
3.1.3 船舶運(yùn)動(dòng)學(xué)
3.2 動(dòng)力學(xué)
3.2.1 剛體動(dòng)力學(xué)
3.2.2 船舶水動(dòng)力和力矩
3.2.3 水動(dòng)力的無(wú)因次體系
3.3 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
3.3.1 六自由度非線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)方程
3.3.2 六自由度線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)方程
3.3.3 單自由度直航模型
3.3.4 單自由度自動(dòng)駕駛儀模型
3.3.5 二自由度線(xiàn)性操縱模型
3.3.6 三自由度水平面運(yùn)動(dòng)模型
3.3.7 縱蕩-垂蕩-縱搖三自由度運(yùn)動(dòng)模型
3.3.8 橫蕩-橫搖-艏搖三自由度運(yùn)動(dòng)模型第4章 海洋環(huán)境模型
4.1 風(fēng)的模型
4.1.1 相對(duì)風(fēng)速和相對(duì)風(fēng)向
4.1.2 風(fēng)力與風(fēng)力矩系數(shù)
4.2 海浪的模型
4.2.1 風(fēng)級(jí)、浪級(jí)和海況的定義
4.2.2 波能譜公式
4.2.3 海浪響應(yīng)的線(xiàn)性模型
4.2.4 遭遇頻率
4.2.5 海浪干擾力和干擾力矩
4.3 海流模型
4.3.1 海流對(duì)運(yùn)動(dòng)模型的影響
4.3.2 海流作用于船體的干擾力及力矩第二部分 控制理論在船舶動(dòng)力定位中的應(yīng)用
 
第5章 動(dòng)力定位的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)融合
5.1 概述
5.1.1 多傳感器數(shù)據(jù)融合的起源和發(fā)展
5.1.2 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的分類(lèi)
5.1.3 船舶動(dòng)力定位數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)融合
5.2 位置參考系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理
5.2.1 野值剔除
5.2.2 濾波
5.2.3 時(shí)間對(duì)準(zhǔn)
5.2.4 空間對(duì)準(zhǔn)
5.3 基于置信測(cè)度的融合算法
5.3.1 置信距離矩陣的計(jì)算
5.3.2 關(guān)系矩陣的確定
5.3.3 權(quán)值的計(jì)算
5.4 數(shù)據(jù)處理和融合算法仿真
5.4.1 計(jì)算機(jī)仿真
5.4.2 半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)第6章 動(dòng)力定位的數(shù)據(jù)濾波與狀態(tài)估計(jì)
6.1 卡爾曼濾波器的設(shè)計(jì)
6.1.1 卡爾曼濾波簡(jiǎn)介
6.1.2 數(shù)據(jù)濾波與狀態(tài)估計(jì)中船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
6.1.3 離散型卡爾曼估計(jì)濾波器的設(shè)計(jì)
6.1.4 擴(kuò)展的離散時(shí)間卡爾曼估計(jì)濾波器設(shè)計(jì)
6.2 無(wú)源非線(xiàn)性估計(jì)濾波器設(shè)計(jì)
6.2.1 系統(tǒng)模型
6.2.2 估計(jì)濾波器方程
6.2.3 估計(jì)濾波器誤差動(dòng)態(tài)特性
6.2.4 穩(wěn)定性分析
6.2.5 估計(jì)濾波器增益矩陣的確定
6.2.6 穩(wěn)定性證明
6.3 非線(xiàn)性無(wú)源觀測(cè)器的仿真案例第7章 動(dòng)力定位的控制方法
7.1 基于pid的動(dòng)力定位船舶航跡保持控制
7.1.1 pid控制算法
7.1.2 pid控制算法的改進(jìn)
7.1.3 動(dòng)力定位船舶的低速航跡保持策略
7.1.4 動(dòng)力定位船舶的高速航跡保持策略
7.1.5 低速航跡保持艏向控制器仿真
7.1.6 高速航跡保持艏向控制器設(shè)計(jì)與仿真
7.2 動(dòng)力定位線(xiàn)性二次型(lq)最優(yōu)控制
7.2.1 lq最優(yōu)控制基本原理
7.2.2 動(dòng)力定位控制系統(tǒng)的最優(yōu)lq設(shè)計(jì)
7.2.3 風(fēng)前饋控制器的設(shè)計(jì)
7.2.4 動(dòng)力定位lq控制的仿真實(shí)驗(yàn)
7.3 基于mpc的動(dòng)力定位控制器的設(shè)計(jì)
7.3.1 選用mpc用于動(dòng)力定位系統(tǒng)的幾點(diǎn)考慮
7.3.2 動(dòng)力定位系統(tǒng)中的約束
7.3.3 基于mpc方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)力定位系統(tǒng)約束處理的原理
7.3.4 動(dòng)態(tài)矩陣控制算法
7.3.5 動(dòng)力定位mpc控制器的仿真實(shí)驗(yàn)
7.4 環(huán)境最優(yōu)艏向控制
7.4.1 最優(yōu)艏向的獲得方法
7.4.2 李雅普諾夫穩(wěn)定性定理
7.4.3 基于非線(xiàn)性反步設(shè)計(jì)法的環(huán)境最優(yōu)艏向控制器
7.4.4 環(huán)境最優(yōu)艏向控制器仿真實(shí)驗(yàn)及分析第三部分 測(cè)量系統(tǒng)第8章 位置參考系統(tǒng)
8.1 衛(wèi)星定位系統(tǒng)
8.1.1 全球定位系統(tǒng)
8.1.2 差分全球定位系統(tǒng)
8.1.3 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)
8.1.4 北斗
8.2 水聲位置參考系統(tǒng)
8.2.1 概述
8.2.2 長(zhǎng)基線(xiàn)系統(tǒng)
8.2.3 短基線(xiàn)系統(tǒng)
8.2.4 超短基線(xiàn)系統(tǒng)
8.3 artemis微波位置參考系統(tǒng)
8.3.1 artemis工作原理
8.3.2 artemis系統(tǒng)功能特點(diǎn)
8.3.3 artemis mk iv系統(tǒng)
8.4 張緊索系統(tǒng)
8.4.1 概述
8.4.2 張緊索的幾何推算
8.4.3 三種張緊索系統(tǒng)
8.5 激光位置參考系統(tǒng)
8.5.1 fanbeam
8.5.2 cyscan第9章 動(dòng)力定位系統(tǒng)其他傳感器
9.1 艏向傳感器
9.1.1 電羅經(jīng)簡(jiǎn)介
9.1.2 navigat x mk 1型數(shù)字電羅經(jīng)
9.2 風(fēng)傳感器
9.2.1 皮托管式風(fēng)傳感器
9.2.2 螺旋槳風(fēng)傳感器
9.2.3 超聲波風(fēng)傳感器
9.2.4 霍爾效應(yīng)電磁風(fēng)傳感器
9.2.5 熱線(xiàn)、熱膜式風(fēng)傳感器
9.3 垂直運(yùn)動(dòng)傳感器
9.3.1 mru簡(jiǎn)介
9.3.2 kongsberg seatex mru 5第四部分 推進(jìn)系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)第10章 推進(jìn)系統(tǒng)
10.1 概述
10.2 推進(jìn)器的形式和原理
10.2.1 主推進(jìn)器
10.2.2 槽道推進(jìn)器
10.2.3 全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器
10.2.4 吊艙推進(jìn)器
10.2.5 噴水推進(jìn)器
10.3 推進(jìn)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型
10.3.1 敞水螺旋槳的推力和轉(zhuǎn)矩
10.3.2 船體與螺旋槳的相互作用
10.3.3 推進(jìn)器效率
10.3.4 螺旋槳流體動(dòng)力的計(jì)算模型
10.4 噴水推進(jìn)器的一般特性
10.4.1 船舶航行推力與阻力平衡方程
10.4.2 噴水推進(jìn)器能頭平衡方程第11章 動(dòng)力系統(tǒng)
11.1 概述
11.2 動(dòng)力系統(tǒng)組成
11.3 電力系統(tǒng)
11.3.1 概述
11.3.2 動(dòng)力定位船舶的發(fā)電系統(tǒng)
11.3.3 動(dòng)力定位船舶的供配電系統(tǒng)
11.3.4 動(dòng)力定位船舶的負(fù)載系統(tǒng)
11.3.5 動(dòng)力定位船舶的輸電系統(tǒng)
11.4 動(dòng)力系統(tǒng)可靠性的保障
11.4.1 冗余電路
11.4.2 電力系統(tǒng)保護(hù)
11.4.3 應(yīng)急電力系統(tǒng)
11.5 電站監(jiān)控和運(yùn)行管理系統(tǒng)
11.5.1 電力參數(shù)監(jiān)測(cè)顯示及報(bào)警
11.5.2 發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)和停車(chē)控制
11.5.3 分級(jí)卸載功能
11.5.4 重載的啟動(dòng)詢(xún)問(wèn)
11.5.5 停電恢復(fù)功能
11.5.6 電站運(yùn)行情況記錄第五部分 船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)第12章 動(dòng)力定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)
12.1 概述
12.2 推進(jìn)器布置
12.2.1 簡(jiǎn)單的推進(jìn)器布置
12.2.2 推進(jìn)器布置規(guī)則
12.3 動(dòng)力定位系統(tǒng)的組成與配置
12.3.1 動(dòng)力定位系統(tǒng)的組成
12.3.2 動(dòng)力定位系統(tǒng)的配置和分級(jí)
12.4 動(dòng)力定位能力計(jì)算
12.4.1 概述
12.4.2 有關(guān)動(dòng)力定位能力計(jì)算的說(shuō)明
12.5 中國(guó)船級(jí)社有關(guān)動(dòng)力定位系統(tǒng)的相關(guān)說(shuō)明
12.5.1 附加標(biāo)志
12.5.2 定義
12.5.3 故障模式與影響分析第13章 動(dòng)力定位系統(tǒng)功能和組成
13.1 概述
13.2 動(dòng)力定位的模式與功能
13.2.1 動(dòng)力定位的模式
13.2.2 動(dòng)力定位的特種功能
13.3 動(dòng)力定位系統(tǒng)的基本組成
13.4 動(dòng)力定位產(chǎn)品介紹第14章 動(dòng)力定位船舶作業(yè)
14.1 概述
14.2 潛水支持作業(yè)
14.3 勘察和rov支持作業(yè)
14.4 海床開(kāi)溝機(jī)作業(yè)
14.5 鋪管作業(yè)
14.6 傾倒巖石作業(yè)
14.7 采砂挖泥作業(yè)
14.8 鋪纜與維修作業(yè)
14.9 起重船作業(yè)
14.10 移動(dòng)式海底鉆井平臺(tái)作業(yè)
14.11 油輪作業(yè)
14.12 浮式生產(chǎn)儲(chǔ)存裝載單元作業(yè)
14.13 其他功能和作業(yè)參考文獻(xiàn)