无人艇是一种新型的海洋智能装备，正逐渐成为海洋强国的核心装备之一，集群协同控制技术是提高无人艇作业效率的核心技术之一。本书以有限时间控制、固定时间控制、预定义时间控制以及智能控制理论为主线，系统论述了关于无人艇集群协同控制的最新理论与实践研究进展，主要阐述了无人艇集群协同控制的国内外研究进展，全驱动或欠驱动无人艇目标跟踪、轨迹跟踪、集群协同、最优协同控制系统设计与分析的基础知识，基于H∞与预设性能控制的有限时间控制，基于事件触发机制的固定时间控制，基于自组织小波函数的集群协同控制，以及以上控制算法的MATLAB程序实现。
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2000/09 – 2004/06, 广东海洋大学，机械设计制造及其自动化，本科
2007/09 – 2012/06，华南理工大学，机械设计及理论，博士
2012/07 – 至今，广东海洋大学，海洋与机械工程学院，讲师、副教授、教授
2015/11 –2016/12, 密歇根州立大学，电气与计算机工程系，访问学者，导师：Hassan Khalil 教授。
以第1作者或通讯作者发表论文50余篇，其中SCI收录38篇，EI收录5篇，授权发明专利11项，实用新型8项，软件著作权3项。中国机械工程学会机器人分会第一届委员会委员，中国机械工程学会高级会员，广东省机械工程学会理事，中国自动化学会第九届青年工作委员会委员，广东省本科高校机械基础课程教学指导委员会委员，广东造船工程学会专家库技术系列专家。
目录
前言
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 研究现状 3
1.2.1 无人艇发展现状 3
1.2.2 无人艇集群协同控制研究现状 6
2 无人艇数学模型 9
2.1 无人艇数学模型建立 9
2.2 无人艇数学模型坐标变换 10
2.3 本章小结 12
3 基于有限时间控制理论的无人艇目标跟踪、轨迹跟踪及集群协同控制 13
3.1 有限时间控制理论简述 13
3.2 基于PPC和ETM的欠驱动无人艇有限时间轨迹跟踪控制 14
3.2.1 问题描述 14
3.2.2 误差约束 16
3.2.3 控制器设计 17
3.2.4 稳定性分析 19
3.2.5 仿真实验及MATLAB程序 21
3.3 基于BLF和ETM的欠驱动无人艇有限时间自适应轨迹跟踪控制 24
3.3.1 问题描述 24
3.3.2 tan型BLF 25
3.3.3 误差约束 25
3.3.4 控制器设计 26
3.3.5 稳定性分析 30
3.3.6 仿真实验及MATLAB程序 34
3.4 基于H∞与SOSMO的全驱动无人艇有限时间轨迹跟踪控制 37
3.4.1 问题描述 37
3.4.2 有限时间H∞控制 39
3.4.3 有限时间二阶滑模观测器设计 39
3.4.4 有限时间H∞控制器设计 41
3.4.5 稳定性分析 42
3.4.6 仿真实验及MATLAB程序 45
3.5 基于H∞与SSNN的全驱动无人艇有限时间轨迹跟踪控制 48
3.5.1 问题描述 48
3.5.2 高增益观测器 49
3.5.3 自组织神经网络 50
3.5.4 控制器设计 52
3.5.5 稳定性分析 54
3.5.6 仿真实验与MATLAB程序 57
3.6 基于tan型BLF和SSNN的欠驱动无人艇有限时间编队控制 67
3.6.1 问题描述 69
3.6.2 tan型BLF 70
3.6.3 领导者-跟随者编队 70
3.6.4 观测器设计 73
3.6.5 控制器设计 74
3.6.6 稳定性分析 78
3.6.7 横荡速度有界性证明 82
3.6.8 仿真实验及MATLAB程序 86
3.7 基于时变BLF和事件触发策略的欠驱动无人艇有限时间编队控制 94
3.7.1 问题描述 94
3.7.2 LOS及编队 95
3.7.3 时变BLF 96
3.7.4 控制器设计 97
3.7.5 稳定性分析 100
3.7.6 仿真实验及MATLAB程序 105
3.8 本章小结 112
4 基于固定时间控制理论的无人艇集群协同控制 115
4.1 固定时间控制理论简述 115
4.2 基于MBLF和指令滤波器的欠驱动无人艇固定时间编队控制 117
4.2.1 问题描述 117
4.2.2 改进型BLF 117
4.2.3 固定时间H∞控制 118
4.2.4 基于MBLF和指令滤波器的固定时间编队控制器设计 119
4.2.5 稳定性分析 124
4.2.6 仿真实验及MATLAB程序 127
4.3 基于MLP、BLF和相对阈值事件触发的欠驱动无人艇
固定时间编队控制 135
4.3.1 问题描述 135
4.3.2 控制器设计 137
4.3.3 稳定性分析 140
4.3.4 仿真实验及MATLAB程序 146
4.4 本章小结 153
5 基于预定义时间控制理论的无人艇集群协同控制 155
5.1 预定义时间控制理论简述 155
5.1.1 问题描述 156
5.1.2 均匀量化器 157
5.1.3 改进型非对称BLF 157
5.1.4 预定义时间H∞控制 158
5.2 基于误差约束的欠驱动无人艇集群预定义时间控制器设计 159
5.2.1 编队队形设计 161
5.2.2 具有误差约束的控制器设计 161
5.2.3 稳定性分析 166
5.2.4 仿真实验及MATLAB程序 172
5.3 基于FBLF和SSNN的预定义时间欠驱动无人艇轨迹跟踪控制 179
5.3.1 问题描述 179
5.3.2 基于FBLF的误差约束 180
5.3.3 控制器设计 181
5.3.4 稳定性分析 184
5.3.5 仿真实验及MATLAB程序 188
5.4 本章小结 194
6 基于自组织小波函数的无人艇集群协同控制 195
6.1 欠驱动无人艇无模型集群控制概述 195
6.2 模糊小波函数简述 197
6.2.1 脑情绪学习 197
6.2.2 小波函数模型 198
6.2.3 模糊逻辑控制 200
6.3 基于小波函数的欠驱动无人艇集群协同控制 202
6.3.1 领导者-跟随者编队 202
6.3.2 基于FBLF的误差约束 204
6.3.3 基于FCMAC的制导控制器 206
6.3.4 基于FBELC的动力学控制器 211
6.3.5 稳定性分析 214
6.3.6 仿真实验及MATLAB程序 221
6.4 本章小结 230
7 基于强化学习的无人艇集群最优协同控制 231
7.1 强化学习简述 231
7.1.1 无模型强化学习 231
7.1.2 基于模型的强化学习 232
7.2 基于强化学习的无人艇集群性能约束控制 233
7.2.1 假设与引理 233
7.2.2 具有误差约束的最优控制价值函数 234
7.2.3 分布式最优编队控制器 235
7.2.4 自组织动作-评价神经网络 243
7.2.5 分布式事件触发最优编队控制器设计 243
7.2.6 稳定性分析 244
7.2.7 仿真实验及MATLAB程序 252
7.3 本章小结 259
参考文献 261
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