دسترسی نامحدود
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
برای ارتباط با ما می توانید از طریق شماره موبایل زیر از طریق تماس و پیامک با ما در ارتباط باشید
در صورت عدم پاسخ گویی از طریق پیامک با پشتیبان در ارتباط باشید
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
درصورت عدم همخوانی توضیحات با کتاب
از ساعت 7 صبح تا 10 شب
ویرایش: [1 ed.]
نویسندگان: Karl Dietrich von Ellenrieder
سری: Springer Series on Naval Architecture, Marine Engineering, Shipbuilding and Shipping 9
ISBN (شابک) : 3030750205, 9783030750206
ناشر: Springer
سال نشر: 2021
تعداد صفحات: 548
[540]
زبان: English
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود)
حجم فایل: 9 Mb
در صورت تبدیل فایل کتاب Control of Marine Vehicles به فرمت های PDF، EPUB، AZW3، MOBI و یا DJVU می توانید به پشتیبان اطلاع دهید تا فایل مورد نظر را تبدیل نمایند.
توجه داشته باشید کتاب کنترل وسایل نقلیه دریایی نسخه زبان اصلی می باشد و کتاب ترجمه شده به فارسی نمی باشد. وبسایت اینترنشنال لایبرری ارائه دهنده کتاب های زبان اصلی می باشد و هیچ گونه کتاب ترجمه شده یا نوشته شده به فارسی را ارائه نمی دهد.
این کتاب درسی مقدمه ای جامع برای کنترل وسایل نقلیه دریایی، از مفاهیم اساسی تا پیشرفته، از جمله تکنیک های کنترل قوی برای کنترل عدم قطعیت مدل، اختلالات محیطی، و محدودیت های محرک ارائه می دهد. با شروع با یک فصل مقدماتی که به طور گسترده به بررسی تکنیکهای کنترل خودکار و مدلسازی دینامیکی برای وسایل نقلیه اقیانوسی میپردازد، بخش اول کتاب اطلاعات عمیقی را در مورد تجزیه و تحلیل و کنترل سیستمهای خطی زمان ثابت ارائه میکند.
مفاهیم مورد بحث به تدریج توسعه مییابند و مبنایی برای درک تکنیکهای پیچیدهتر و تحریک شهود خوانندگان فراهم میکنند. علاوه بر این، نمونههای انتخابی که مفاهیم اصلی، کد MATLAB® مربوطه و مشکلات را نشان میدهند در هر فصل گنجانده شدهاند.
به نوبه خود، بخش دوم کتاب پوشش جامعی در مورد پایداری و کنترل سیستمهای غیرخطی ارائه میکند. با پیروی از همان رویکرد شهودی، خوانندگان را از اصول اولیه به تکنیکهای پیشرفتهتر هدایت میکند، که به پشت سر گذاشتن یکپارچهساز، کنترل حالت تطبیقی و کشویی به اوج خود میرسد. این کتاب با بهره گیری از تجربه قابل توجه تدریس و تحقیق نویسنده، تعادل خوبی از نظریه و سوالات تحریک کننده ارائه می دهد. نه تنها منبع ارزشمندی برای دانشجویان کارشناسی و کارشناسی ارشد فراهم می کند. همچنین برای تمرینکنندگانی که میخواهند مفاهیم اساسی زیربنای برخی از آخرین تکنیکهای پیشرفته کنترل وسایل نقلیه دریایی را برای استفاده در برنامههای کاربردی خود مرور کنند، مفید خواهد بود.
This textbook offers a comprehensive introduction to the control of marine vehicles, from fundamental to advanced concepts, including robust control techniques for handling model uncertainty, environmental disturbances, and actuator limitations. Starting with an introductory chapter that extensively reviews automatic control and dynamic modeling techniques for ocean vehicles, the first part of the book presents in-depth information on the analysis and control of linear time invariant systems.
The concepts discussed are developed progressively, providing a basis for understanding more complex techniques and stimulating readers’ intuition. In addition, selected examples illustrating the main concepts, the corresponding MATLAB® code, and problems are included in each chapter.
In turn, the second part of the book offers comprehensive coverage on the stability and control of nonlinear systems. Following the same intuitive approach, it guides readers from the fundamentals to more advanced techniques, which culminate in integrator backstepping, adaptive and sliding mode control. Leveraging the author’s considerable teaching and research experience, the book offers a good balance of theory and stimulating questions. Not only does it provide a valuable resource for undergraduate and graduate students; it will also benefit practitioners who want to review the foundational concepts underpinning some of the latest advanced marine vehicle control techniques, for use in their own applications.
Preface Contents About the Author 1 Introduction 1.1 Overview 1.2 Automatic Control 1.3 Background Ideas 1.4 Typical Guidance, Navigation and Control Architectures of Marine Vehicles 1.4.1 Multilayered Software Architectures for Unmanned Vehicles 1.4.2 Inter-Process Communications Methods 1.5 Dynamic Modeling of Marine Vehicles 1.5.1 Kinematics of Marine Vehicles 1.5.2 Kinetics of Marine Vehicles Problems References Part I Linear Methods 2 Stability: Basic Concepts and Linear Stability 2.1 The Stability of Marine Systems 2.2 Basic Concepts in Stability 2.3 Flow Along a Line 2.3.1 Linear 1D Stability Analysis 2.4 Phase Plane Analysis 2.4.1 Linear 2D Stability Analysis 2.4.2 Classification of Linear 2D Systems 2.5 Lyapunov's Indirect (First) Method 2.6 Stability of Linear Time Invariant Systems 2.6.1 The Laplace Transform 2.6.2 Routh's Stability Criterion References 3 Time Response and Basic Feedback Control 3.1 Dynamic Response 3.1.1 The Impulse Response of 1st and 2nd Order Systems 3.1.2 The Step Response of 2nd Order Systems 3.1.3 Effects of Additional Poles and Zeros 3.2 Block Diagrams 3.3 Feedback Control 3.3.1 Proportional Feedback Control 3.3.2 Derivative Feedback Control 3.3.3 Integral Feedback Control 3.3.4 PID Feedback Control 3.4 Steady State Response 3.5 Additional Performance Measures References 4 Root Locus Methods 4.1 Introduction 4.2 Root–Locus Diagrams 4.2.1 Constructing a Root–Locus 4.2.2 Properties of the Root Locus 4.3 Root Locus Controller Design Methods 4.3.1 Selecting Gain from the Root Locus 4.3.2 Compensation by Adding or Moving Poles and Zeros 4.3.3 Phase Lag Controllers 4.3.4 Phase Lead Controllers 4.4 General Guidelines for Root Locus Controller Design 4.5 Matlab for Root Locus Analysis and Controller Design 4.5.1 Constructing a Root Locus with Matlab 4.5.2 Use of Matlab for Designing a Phase Lag Controller 4.5.3 Use of Matlab for Designing a Phase Lead Controller References 5 Frequency Response Methods 5.1 Frequency Domain Analysis 5.2 The Nyquist Criterion 5.2.1 Nyquist Plots 5.2.2 General Nyquist Criterion 5.2.3 Stability Margins 5.3 Bode Diagrams 5.3.1 Constructing A Bode Diagram 5.4 Assessing Closed Loop Stability from the Bode Diagram 5.4.1 Time Delays 5.5 Dynamic Response from the Bode Diagram 5.5.1 Closed Loop Frequency Response 5.6 Steady-State Response from the Bode Diagram 5.7 Controller Design in the Frequency Domain 5.7.1 Phase Lag Controllers 5.7.2 Phase Lead Controllers 5.7.3 Lead-Lag or PID Controllers 5.7.4 Summary of Compensator Design in the Frequency Domain 5.8 Matlab for Frequency Response Analysis and Control Design 5.8.1 Nyquist Plots 5.8.2 Bode Plots 5.8.3 Matlab for Constructing A PD Controller References 6 Linear State Space Control Methods 6.1 Introduction 6.1.1 State Variables 6.2 Reachability/Controllability 6.2.1 Reachable Canonical Form 6.3 State Feedback 6.3.1 Where Do I Place the Poles for State Feedback? 6.3.2 Reachable Canonical Form for State Feedback 6.3.3 Eigenvalue Assignment 6.3.4 State Space Integral Control 6.3.5 Linear Quadratic Regulators 6.4 Observability 6.4.1 Observable Canonical Form 6.5 State Estimation 6.5.1 Where Do I Place the Observer Poles? 6.6 Separation Principle 6.7 Two Degree of Freedom Controllers 6.8 Linear Disturbance Observer Based Control 6.9 Matlab for State Space Controller and Observer Design References Part II Nonlinear Methods 7 Nonlinear Stability for Marine Vehicles 7.1 Introduction 7.2 Stability of Time–Invariant Nonlinear Systems 7.2.1 Stability Definitions 7.2.2 Lyapunov's Second (Direct) Method 7.3 Invariant Set Theorem 7.4 Stability of Time–Varying Nonlinear Systems 7.5 Input-to-State Stability 7.6 Ultimate Boundedness 7.7 Practical Stability 7.8 Barbalat's Lemma 7.9 Summary References 8 Feedback Linearization 8.1 Introduction 8.2 Inverse Dynamics 8.2.1 Body-Fixed Frame Inverse Dynamics 8.2.2 NED Frame Inverse Dynamics 8.3 Fundamental Concepts in Feedback Linearization 8.3.1 Use of a Linearizing Control Law 8.3.2 Coordinate Transformations for Feedback Linearization 8.4 Structural Properties of Feedback-Linearizable Systems 8.4.1 Manifolds, Lie Derivatives, Lie Brackets and Vector Fields 8.4.2 Frobenius Theorem 8.5 Input-State Linearization 8.6 Input-Output Linearization 8.6.1 Relative Degree 8.6.2 The Normal Form and Zero Dynamics 8.6.3 Stabilization 8.6.4 Tracking References 9 Control of Underactuated Marine Vehicles 9.1 Introduction 9.2 The Terminology of Underactuated Vehicles 9.3 Motion Constraints 9.4 The Dynamics of Underactuated Marine Vehicles 9.4.1 The Dynamics of Underactuated Surface Vessels 9.5 Stabilization of Nonholonomic Vehicles 9.5.1 The Controllability of Nonlinear Systems 9.5.2 Stabilization of Nonholonomic Systems 9.5.3 Chained Forms 9.6 Path-Following Control for Surface Vessels 9.6.1 Surge Speed Control 9.6.2 Control of the Cross-Track Error 9.6.3 Waypoint Switching 9.6.4 Other Path Following Approaches 9.7 Trajectory Tracking for Underactuated Surface Vessels 9.7.1 Point-to-Point Motion Planning 9.7.2 Desired Heading and Feedforward Control Inputs References 10 Integrator Backstepping and Related Techniques 10.1 Introduction 10.2 Integrator Backstepping 10.2.1 A Simple 2-State SISO System 10.2.2 More General 2-State and 3-State SISO Systems 10.2.3 Generalized n-State SISO Systems: Recursive Backstepping 10.2.4 Vectorial Backstepping for MIMO Systems 10.3 Backstepping for Trajectory Tracking Marine Vehicles 10.3.1 Straight-Forward Backstepping 10.3.2 Passivity-Based Backstepping 10.3.3 Backstepping Implementation Issues 10.4 Augmented Integrator Backstepping 10.5 Dynamic Surface Control 10.5.1 DSC for Trajectory Tracking Marine Vehicles 10.6 Actuator Constraints 10.7 Nonlinear Disturbance Observer Based Control References 11 Adaptive Control 11.1 Introduction 11.2 Model Reference Adaptive Control 11.3 Adaptive SISO Control via Feedback Linearization 11.4 Adaptive MIMO Control via Feedback Linearization References 12 Sliding Mode Control 12.1 Introduction 12.2 Linear Feedback Control Under the Influence of Disturbances 12.3 First Order Sliding Mode Control 12.4 Chattering Mitigation 12.5 Equivalent Control 12.6 Summary of First Order Sliding Mode Control 12.7 Stabilization Versus Tracking 12.8 SISO Super–Twisting Sliding Mode Control 12.9 MIMO Super-Twisting Sliding Modes 12.10 Higher Order Sliding Mode Differentiation 12.11 An HOSM Controller–Observer 12.12 An HOSM Controller-Observer for Marine Vehicles References Index