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智能船舶的关键技术
根据《智能船舶规范》将智能船舶的功能分为智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台，基本囊括了智能船舶所应具备的所有功能。为实现和完善上述功能，需进一步研究和深化与船舶有关的信息感知技术、通信导航技术、能效控制技术、航线规划技术、状态监测与故障诊断技术、遇险预警救助技术、驾机一体化和自主航行技术。
智能船舶的发展路径
智能船舶的发展路径可归结为：循序渐进，局部到整体，从海到岸。
技术情况来看，智能船舶才刚刚起步，不可能一蹴而就，而是一个循序渐进的过程。具体的发展过程，要分阶段、分步骤，逐步实施。
对智能船舶的各个系统，要结合现有信息条件和船舶实际硬件，逐步配置具备船舶感知、分析、评估、预测、决策、控制、管理、远程支持等能力的智能船舶子体系，完成智能船舶应用的支撑系统，并在应用中逐步完善和整合，最终形成能够感知、评估、预测、重构的智能船舶。人员方面将会沿着从“仅需少部分船员”到“岸上远程操控”再到“完全自动化驾驶”的路径发展，最终实现无人驾驶的船舶。
从船舶的设计、制造开始启动，到建立船舶运营平台，形成完整的信息服务网络体系，实现船舶数据中心管理，最终建成完整的智能船舶运营体系。
智能船舶的发展方向
智能船舶的发展，不能将技术提升作为自己的目的，必须在发展中遵循根本的价值取向。同时需注意在新的发展中，由于人与物关系的变化，产生的本质性新需求。
智能船舶的发展，必须提升船舶作为物流供应链环节的效率和效益。智能船舶以大数据为基础，运用实时数据传输汇集，结合数据分析、远程控制等信息化技术，实现船舶感知、分析和决策的智能化，从而提升船舶运行效率。从设计阶段就开始进行智能系统的统筹布局，通过对船舶各项显示和操作系统进行集成，提高自动化程度，从而提高航行的经济性。效率和效益的提升，是智能船舶发展的根本方向。
智能船舶带来的管理人员变化，需要更好适应和满足新的客户体验。伴随着智能化的提升，船舶上很多人工操作将被系统替代。对于船员的需求自然减少，也使得无人驾驶船舶将会是必然的趋势。今后船船员的大部分时间并不是真的在操作船舶，而是用于智能系统的管理上。所以更需要智能船舶系统能进行无缝对接，方便实现船上用户与岸上用户之间的信息传输。
安全和环保是船舶航运的两大主题，智能船舶的发展要植根于这两点进行深挖。
近年来船舶制造业和船舶航运业为代表的传统行业处于一种困境，需求低迷，如何在这种情况下走出困境，如何创造新的需求，这是船舶行业共同思考的问题。出于应对运营成本增长、船舶操作复杂化以及环保法规日趋严格的需求，近年来航运界不断增加对智能船舶的技术投入。在大数据时代背景下，船舶智能化已经成为船舶制造与航运领域发展的必然趋势。同时，智能船舶也是《中国制造2025》中明确重点发展的领域，代表了船舶未来的方向，关乎航运业的转型升级。
根据楼主的情况来看,你的船的资料大概如下LOA小于30m,宽度小于8m,最大吃水3米,总吨800是可以的,就是宽度可能需要调整到8米-10米左右,需要密闭舱盖,船体造价不会小于800万RMB船舶设备配...
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本书系统地总结了作者多年来从事智能控制与船舶自动化系统研究的主要内容。概述了国内外智能控制与船舶自动化系统研究进展，分别论述了船舶自动舵智能控制、船舶减摇鳍智能控制、船舶动力定位系统智能控制、船舶运动与主推进装置联合智能控制、船舶智能导航系统、船舶智能避碰系统和欠驱动自主式水下航行器的运动智能控制等领域的主要研究成果。力求体现智能控制理论与技术在现代船舶工程系统中的成功应用。
前言
第1章 智能控制与船舶自动化系统概述 1
1.1 智能控制概述 1
1.1.1 智能控制的基本概念 2
1.1.2 智能控制的研究对象 3
1.1.3 智能控制的结构理论 4
1.1.4 几种典型的智能控制系统 6
1.1.5 智能控制与传统控制的关系 17
1.1.6 智能控制的前景和展望 18
1.2 船舶自动化系统概述 19
1.2.1 船舶运动控制装置 22
1.2.2 船舶操纵与主推进联合智能控制 24
1.2.3 运输船舶的自主智能控制与无人驾驶 25
1.2.4 自主式水下航行器的运动智能控制 27
1.3 典型船舶自动化系统 28
1.3.1 船舶自动舵控制系统 28
1.3.2 船舶柴油主机遥控系统 30
1.3.3 船舶减摇鳍控制系统 31
1.3.4 船舶动力定位系统 33
1.3.5 船舶电站自动化系统 34
参考文献 36
第2章 船舶自动舵智能控制 38
2.1 概述 38
2.1.1 船舶自动舵系统简介 38
2.1.2 船舶自动舵系统实例 41
2.2 水面船舶操纵运动数学模型 47
2.2.1 标准的三自由度船舶平面运动数学模型 47
2.2.2 简化的三自由度船舶平面运动数学模型 48
2.3 “育鲲”轮船舶运动数学模型仿真算例 49
2.4 船舶自动舵智能控制算法 53
2.4.1 船舶航迹跟踪Backstepping鲁棒控制 53
2.4.2 船舶航迹保持分段鲁棒自适应切换镇定智能控制 63
2.4.3 基于全局动态非线性滑模的欠驱动水面船舶轨迹跟踪控制 72
2.5 小结 81
参考文献 82
第3章 船舶减摇鳍智能控制 84
3.1 船舶横摇减摇技术综述 84
3.1.1 舭龙骨 84
3.1.2 减摇水舱 85
3.1.3 减摇鳍 85
3.1.4 舵减摇 86
3.1.5 零低航速减摇鳍 86
3.1.6 联合控制减摇技术 87
3.2 海浪数学模型 88
3.2.1 波幅模型与海浪频谱 88
3.2.2 波倾角模型与波倾角频谱 89
3.2.3 海浪数字仿真 91
3.3 船舶横摇运动数学模型 94
3.3.1 船舶线性横摇受力分析 94
3.3.2 线性横摇运动数学模型 96
3.3.3 船舶非线性横摇运动数学模型 98
3.3.4 船舶横摇运动数字仿真 100
3.4 船舶横摇运动预报 101
3.4.1 船舶横摇运动时间序列小波分析 101
3.4.2 基于小波变换和神经网络组合模型的横摇运动预测 104
3.5 船舶横摇减摇控制方法 107
3.5.1 船舶横摇减摇原理 107
3.5.2 船舶减摇鳍逆模式小波神经网络自适应控制 111
3.5.3 船舶横摇减摇滑模控制 117
3.6 小结 126
参考文献 126
第4章 船舶动力定位系统智能控制 128
4.1 船舶动力定位系统的基本概念 128
4.1.1 船舶动力定位系统的定义 128
4.1.2 船舶动力定位系统的组成 128
4.1.3 船舶动力定位系统的原理 129
4.2 船舶动力定位系统建模 130
4.2.1 船舶动力定位系统的运动模型 131
4.2.2 船舶动力定位系统的推力分配模型 135
4.2.3 船舶动力定位系统建模实例 137
4.3 船舶动力定位系统的控制 141
4.3.1 船舶动力定位系统控制方法分类 141
4.3.2 工业范式下的船舶动力定位控制 142
4.3.3 模型范式下的船舶动力定位控制 142
4.3.4 抗扰范式下的船舶动力定位控制 160
4.3.5 船舶动力定位控制的发展方向 172
4.4 小结 173
参考文献 173
第5章 船舶运动与主推进装置联合智能控制 176
5.1 船舶运动与主推进装置联合控制机理 176
5.1.1 船舶运动控制的复杂性 176
5.1.2 船舶运动与主推进装置控制存在强耦合性 177
5.1.3 船舶运动与主推进装置联合控制的方法与意义 178
5.2 线性变参数系统控制的数学基础 179
5.2.1 赋范空间、Banach空间、内积空间、Hilbert空间及零空间 179
5.2.2 信号范数和系统范数 180
5.2.3 凸集、凸包及凸体 180
5.2.4 Hermite矩阵和矩阵Kronecker乘积 181
5.2.5 线性矩阵不等式 182
5.2.6 基于LMI的H∞鲁棒控制 184
5.3 线性变参数控制理论 191
5.3.1 线性变参数控制理论的基本方法 191
5.3.2 LPV多胞系统 193
5.3.3 切换LPV系统简介 194
5.3.4 多胞变增益状态反馈H∞控制 195
5.4 船舶航向LPV控制 196
5.4.1 船舶运动模型LPV表示 196
5.4.2 LPV多胞输出反馈航向控制 199
5.4.3 基于切换LPV的船舶航向控制 203
5.5 基于极点配置的LPV状态反馈船舶运动联合智能控制 207
5.5.1 基于圆域极点配置的多胞变增益状态反馈H∞控制器设计 208
5.5.2 船舶航向与柴油主机联合智能控制 210
5.5.3 欠驱动船舶直线航迹与柴油主机LPV联合智能控制 216
5.5.4 浅水域船舶航向与柴油主机LPV联合智能控制 221
5.6 小结 225
参考文献 227
第6章 船舶智能导航系统 230
6.1 船舶导航系统简介 231
6.1.1 无线电导航系统 234
6.1.2 卫星导航系统 235
6.1.3 组合导航系统 236
6.2 综合船桥系统的配置和功能 239
6.2.1 综合船桥系统的配置 239
6.2.2 综合船桥系统的船舶导航功能 241
6.3 船舶综合船桥系统网络技术 241
6.3.1 概述 241
6.3.2 三层结构的一体化网络体系 242
6.3.3 网络通信协议 244
6.3.4 网络冗余性设计 246
6.4 综合船桥系统导航信息融合 247
6.4.1 基本原理和主要任务 247
6.4.2 滤波方法和算法 248
6.5 粒子滤波在多传感器融合中的应用 260
6.5.1 集中式融合的标准粒子滤波 260
6.5.2 二阶集中式粒子滤波 261
6.5.3 二阶自适应权值粒子滤波的多传感器信息算法 262
6.5.4 仿真结果与实验分析 263
6.6 基于FNN的GPS/INS/LOG组合导航方法的应用 269
6.6.1 GPS/INS/LOG组合导航模型 269
6.6.2 GPS/INS/LOG组合导航系统 271
6.6.3 基于FNN的GPS/INS/LOG组合导航系统 272
6.6.4 实船实验 276
6.7 小结 281
参考文献 282
第7章 船舶智能避碰系统 284
7.1 概述 284
7.1.1 船舶避碰 285
7.1.2 船舶决策支持系统 285
7.2 船舶避碰方法研究 286
7.2.1 船舶避碰基本概念 286
7.2.2 船舶避碰研究现状 288
7.2.3 船舶避碰研究分析 290
7.3 基于软计算方法的船舶智能避碰 294
7.3.1 基于神经网络的船舶智能避碰 294
7.3.2 基于遗传算法的船舶智能避碰 296
7.3.3 基于模糊逻辑的船舶智能避碰 301
7.4 船舶航迹规划研究 312
7.4.1 船舶航迹数学模型的建立 312
7.4.2 航路规划 317
7.4.3 算法运行速度的提高 319
7.4.4 计算结果 321
7.5 船舶操纵决策支持系统 325
7.5.1 船舶操纵决策支持系统概述 325
7.5.2 船舶操纵决策支持系统结构 326
7.5.3 航迹库算法 327
7.5.4 模拟结果 328
7.6 小结 334
参考文献 335
第8章 欠驱动自主式水下航行器的运动智能控制 337
8.1 概述 337
8.2 欠驱动AUV运动模型及其特性分析 340
8.2.1 欠驱动AUV运动学方程 340
8.2.2 欠驱动AUV动力学方程 344
8.2.3 欠驱动AUV运动系统特性分析 346
8.3 欠驱动AUV控制系统构成 351
8.4 欠驱动AUV基本运动智能控制 353
8.4.1 欠驱动AUV运动控制概述 353
8.4.2 欠驱动AUV的航速控制 358
8.4.3 欠驱动AUV的航向智能控制 362
8.4.4 欠驱动AUV的纵倾及深度控制 364
8.5 欠驱动AUV目标跟踪智能控制 367
8.5.1 欠驱动AUV三维路径跟踪控制 367
8.5.2 欠驱动AUV轨迹跟踪控制 373
8.6 小结 382
参考文献 382
附录 本书部分专业术语中英文对照表 384
彩图2100433B
专业一：船舶工程技术（船舶制造方向）
工程力学、船体结构与制图、船舶电工基础、船舶与海洋工程材料、船舶原理、船舶焊接工艺、船舶设计基础、船舶CAD/CAM、专业英语、造船生产设计、船舶建造工艺、船舶舾装工程基础、船舶检验。
船体制图实训、船体结构制作实训、船舶原理（上）课程设计、船舶设计基础课程设计、计算机考证训练、CAD考证、焊工实训、放样实训、船舶CAD/CAM实训、船舶焊接工艺实验、毕业实习与毕业设计。
主要面向大中型造修船企业和船舶设计、船舶检验单位，从事船舶生产设计、建造、修理、检验等船舶工程领域的技术工作与管理工作，亦可从事海洋工程和桥梁钢结构方面的技术工作与管理工作。
船舶智能控制与自动化系统内容简介