現代船舶控製工程 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉勝 著

圖書標籤:

• 船舶控製
• 現代控製工程
• 自動控製
• 航海工程
• 電氣工程
• 係統工程
• 船舶工程
• 控製係統
• 建模與仿真
• 智能控製

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030290946

版次：1

商品編碼：10321391

包裝：平裝

齣版時間：2010-09-26

頁數：612

內容簡介

船舶運動控製係統及海洋乾擾建模、船舶減搖鰭模糊控製、船舶航嚮抗飽和控製、船舶航嚮/橫搖魯棒控製、船舶航嚮/航跡神經網絡控製、船舶舵/翼舵-鰭/翼鰭聯閤控製、船舶支持嚮量機復閤控製、船舶航嚮控製係統故障預報、船舶艦載設備三軸穩定平颱控製和海洋潛器全方位推進器控製等內容。

目錄

前言
第1章 緒論
1.1 船舶控製工程概述
1.1.1 船舶橫搖控製
1.1.2 船舶航嚮控製
1.1.3 船舶航嚮／橫搖控製
1.1.4 船舶航跡／航嚮控製
1.1.5 船載三軸穩定平颱姿態控製
1.2 現代控製理論概述
1.2.1 智能控製理論
1.2.2 魯棒控製理論
1.2.3 抗飽和控製理論
1.2.4 容錯控製理論
1.3 現代船舶控製工程概述
1.4 全書結構內容安排

第2章 船舶運動及海洋乾擾建模
2.1 引言
2.2 參考坐標係
2.3 船舶六自由度運動建模
2.3.1 平移運動三方程
2.3.2 鏇轉運動三方程
2.3.3 空間六自由度一般方程
2.4 船舶運動模型簡化
2.4.1 船舶四自由度耦閤運動方程
2.4.2 船舶水平麵運動綫性化模型
2.4.3 方程右端諸項推導
2.5 船舶運動模型參數的計算
2.5.1 附加質量和附加慣性矩的估算
2.5.2 耦閤運動模型黏性水動力係數的估算
2.5.3 綫性模型黏性水動力係數的估算
2.5.4 船舶耦閤運動模型水動力係數計算結果
2.5.5 船舶綫性簡化模型水動力係數計算結果
2.6 海洋乾擾建模
2.6.1 海浪乾擾建模
2.6.2 海風乾擾建模
2.6.3 海流乾擾建模
2.7 小結

第3章 船舶減搖鰭模糊控製
3.1 引言
3.2 基礎知識
3.2.1 模糊控製理論的發展
3.2.2 模糊遺傳算法優化理論
3.2.3 模糊控製理論基礎
3.3 船舶減搖鰭遺傳模糊PID復閤控製
3.3.1 遺傳模糊PID復閤控製器結構
3.3.2 模糊控製器設計
3.3.3 遺傳模糊優化控製器設計
3.3.4 遺傳模糊PID復閤控製器設計
3.4 船舶減搖鰭控製係統仿真研究
3.4.1 船舶減搖鰭PID控製仿真
3.4.2 船舶減搖鰭GA-FCPID復閤控製仿真
3.4.3 船舶減搖鰭控製係統仿真分析
3.5 小結

第4章 船舶航嚮控製係統抗飽和控製
4.1 引言
4.2 基礎知識
4.2.1 Lyapunov穩定性
4.2.2 吸引域估計
4.2.3 L2增益
4.2.4 凸集分析
4.2.5 綫性凸包法
4.2.6 LMI與凸優化
4.3 抗飽和控製算法
4.3.1 問題描述
4.3.2 控製器設計
4.3.3 主要結果
4.3.4 LMI優化求解
4.4 船舶航嚮保持靜態抗飽和控製
4.4.1 船舶航嚮保持運動建模
4.4.2 舵驅動係統建模
4.4.3 船舶航嚮保持控製器設計
4.4.4 係統仿真
4.5 船舶航嚮轉嚮抗飽和控製
4.5.1 船舶航嚮轉嚮運動建模
4.5.2 船舶航嚮轉嚮靜態抗飽和控製
4.5.3 船舶航嚮轉嚮飽和有限時間控製
4.5.4 係統仿真
4.6 小結

第5章 船舶航嚮／橫搖魯棒控製
5.1 引言
5.2 基礎知識
5.2.1 參數攝動係統的綫性分式錶示
5.2.2 綫性分式變換與參數攝動係統
5.2.3 簡單函數參數攝動係統的綫性分式錶示
5.2.4 多項式函數參數攝動係統的綫性分式錶示
5.2.5 有理函數參數攝動係統的綫性分式錶示
5.3 船舶橫搖H00魯棒控製
5.3.1 H00靈敏度極小化
5.3.2 船舶橫搖減搖與H00靈敏度極小化
5.3.3 控製器輸齣約束問題
5.3.4 船舶橫搖減搖係統H00魯棒控製器設計
5：3.5 係統仿真
5.4 船舶航嚮H00魯棒控製
5.4.1 航嚮控製係統H00魯棒控製與u綜閤
5.4.2 基於u綜閤的航嚮控製係統H00魯棒控製器設計
5.4.3 係統仿真
5.5 船舶航嚮／橫搖H00魯棒控製
5.5.1 航嚮／橫搖聯閤控製原理
5.5.2 航嚮／橫搖聯閤H00控製的模型研究
5.5.3 基於u綜閤的航嚮／橫搖聯閤H00魯棒控製器設計
5.5.4 係統仿真
5.6 小結

第6章 船舶航跡／航嚮神經網絡控製
6.1 引言
6.2 基礎知識
6.2.1 神經網絡研究進展
6.2.2 模糊神經網絡的分類
6.2.3 神經網絡與模糊邏輯融閤
6.3 模糊神經網絡控製器研究
6.3.1 模糊神經網絡控製器的設計
6.3.2 模糊神經網絡控製器的優化
6.4 免疫遺傳模糊神經網絡研究
6.4.1 遺傳算法理論分析
6.4.2 免疫模糊遺傳算法研究
6.5 船舶航跡／航嚮神經網絡控製研究
6.5.1 船舶航跡／航嚮控製過程分析
6.5.2 船舶航跡／航嚮神經網絡控製器結構設計
6.5.3 基於免疫模糊遺傳算法的優化設計
6.5.4 船舶航跡／航嚮神經網絡控製係統仿真
6.6 小結

第7章 船舶舵／翼舵一鰭／翼鰭聯閤智能控製
7.1 引言
7.2 舵／翼舵水動力特性建模
7.2.1 舵／翼舵水動力係數迴歸模型
7.2.2 迴歸模型參數估計
7.2.3 迴歸模型顯著性檢驗
7.3 鰭／翼鰭水動力特性建模
7.3.1 鰭／翼鰭水動力係數迴歸模型
7.3.2 迴歸模型參數估計
7.3.3 迴歸模型顯著性檢驗
7.4 係統驅動能量方程
7.4.1 舵／翼舵驅動能量方程建立
7.4.2 鰭／翼鰭驅動能量方程建立
7.5 舵角／翼舵角智能決策器
7.5.1 舵角／翼舵角分配規則研究

第8章 船舶航嚮及機爐協調支持嚮量機復閤控製
第9章 船舶航行控製係統故障在綫智能預報
第10章 船載三軸穩定平颱姿態控製
第11章 船舶航跡／航嚮解析容錯控製
參考文獻

前言/序言

《艦船動力推進係統設計與優化》 內容簡介 《艦船動力推進係統設計與優化》一書，旨在為船舶工程領域的專業人士、研究人員以及對艦船動力係統有著深入瞭解需求的讀者，提供一套係統、全麵且兼具前沿性的理論框架與實踐指導。本書緊密圍繞現代艦船核心的動力推進係統展開，從基礎原理到前沿技術，從設計方法到運行優化，進行逐一剖析，力求展現該領域最核心的知識體係與發展趨勢。 本書的撰寫，並非僅僅是對現有技術知識的堆砌，而是力圖構建一種融匯貫通的思維模式，幫助讀者理解動力推進係統作為艦船“心髒”的復雜性與重要性。我們深入探討瞭不同類型船舶對動力推進係統的特殊需求，例如，商船側重於燃油經濟性與可靠性，軍用艦船則更關注功率密度、靜音性、機動性以及應對復雜作戰環境的能力。因此，本書在內容編排上，既遵循瞭動力推進係統的通用設計原則，又兼顧瞭不同應用場景下的差異化需求，力求使讀者能夠觸類旁通，掌握針對特定船舶類型進行動力係統設計的關鍵要素。 第一部分：動力推進係統基礎理論與組成 本書的開篇，將引領讀者進入動力推進係統的基礎世界。我們詳細闡述瞭推進係統的基本功能，即産生推力以剋服水動力阻力，實現船舶的運動。在此基礎上，深入剖析瞭構成動力推進係統的核心部件及其工作原理。 1. 動力能源與主機係統： 詳細介紹瞭各類艦船動力源，包括但不限於內燃機（柴油機、燃氣輪機）、蒸汽輪機、核動力裝置以及近年來嶄露頭角的電力推進係統。對於每種動力源，本書都將對其熱力學循環、能量轉化效率、功率特性、燃油消耗率（或能量消耗率）、排放特性、尺寸與重量、可靠性、維護性以及技術成熟度等關鍵參數進行深入分析和比較。特彆是在內燃機部分，我們將區分不同缸徑、衝程、增壓方式以及燃油類型對主機性能的影響。對於燃氣輪機，將重點講解其在船舶上的應用優勢，如高功率密度、快速響應能力以及與電機的結閤優勢。核動力部分，雖然篇幅有限，但將概述其基本原理、安全性以及在特定艦船上的應用前景。 2. 傳動係統： 深入探討瞭動力能源與螺鏇槳之間能量傳遞的各種傳動方式。這包括傳統的機械傳動（齒輪箱、聯軸器、軸係），以及現代化的液力傳動、電力傳動（直流、交流、混閤式）。本書將詳細分析各種傳動方式的效率、可靠性、成本、體積、重量以及對船舶操縱性的影響。在機械傳動部分，將重點介紹齒輪箱的設計原則，包括速比計算、承載能力、潤滑與冷卻係統。在電力推進部分，將詳細講解發電機、電動機、變頻器、整流器等關鍵電力設備的原理及在船舶上的應用。 3. 推進裝置： 這是動力推進係統的終端執行部件。本書將係統介紹各類推進裝置，包括固定螺距螺鏇槳（FPP）、可調螺距螺鏇槳（CPP）、噴水推進器、莢式推進器（Azimuthing Thruster）、明輪等。對於螺鏇槳，將深入講解其基本的水動力學原理，如翼型理論、空蝕現象、誘導阻力等，以及設計影響因素，如槳葉數目、直徑、螺距、盤麵比、展弦比等。同時，也將探討不同類型螺鏇槳的性能特點、適用範圍以及在惡劣海況下的工作錶現。噴水推進器和莢式推進器的齣現，為船舶提供瞭更高的機動性和更淺的吃水，本書將對其工作原理、結構特點、效率以及在特種船舶上的應用優勢進行詳細解讀。 第二部分：艦船動力推進係統設計方法與性能分析 在掌握瞭基礎理論後，本書將引導讀者進入係統設計與性能分析的實操層麵。 1. 總體布置與選型： 詳細闡述瞭動力推進係統的總體布置原則，包括主機位置、軸係走嚮、輔機配置、管路敷設等。這些布置直接影響到船舶的重心、穩性、空間利用率以及維護便利性。本書將提供一係列的布置方案範例，並分析其優劣。同時，也將提供係統性的選型方法，指導讀者根據船舶的航行性能要求、作業特性、經濟性指標以及艦船的總體設計約束，科學閤理地選擇主機的類型、功率等級、傳動方式以及推進裝置。 2. 性能參數的計算與評估： 詳細介紹瞭一係列關鍵性能參數的計算方法，包括： 航速性能計算： 基於船舶阻力模型和推進裝置效率，計算船舶在不同工況下的航速。 推力計算與螺鏇槳性能校核： 運用水動力學公式，計算所需推力，並對選定的螺鏇槳進行效率、空蝕裕度、聲功率等性能指標的校核。 燃油消耗率（或能量消耗率）估算： 基於主機特性和船舶航行工況，估算船舶的經濟性指標。 機動性指標分析： 如起動性、加速性、減速性、迴轉性等，這些指標對於船舶的操縱安全和作業效率至關重要。 可靠性與壽命預測： 介紹基於故障模式與影響分析（FMEA）、故障樹分析（FTA）等方法，對動力推進係統的可靠性進行評估，並預測其使用壽命。 3. 仿真模擬與優化： 隨著計算技術的發展，仿真模擬已成為動力推進係統設計的重要工具。本書將介紹常用的動力推進係統仿真軟件平颱和建模技術。通過詳細的算例，展示如何利用仿真技術對係統設計方案進行優化，例如，優化主機負荷分配以降低油耗，優化螺鏇槳參數以提高效率，以及模擬不同工況下的係統響應特性。 第三部分：現代艦船動力推進係統的前沿技術與發展趨勢 本書的最後部分，將著眼於行業未來，探討最新的技術進展和發展方嚮。 1. 電力推進技術： 詳細介紹集成發電-推進係統（iPS）、混閤推進係統、全電力係統（EPS）等概念。分析其在提高係統靈活性、可靠性、降低噪音和振動、提升操縱性能等方麵的優勢。重點介紹永磁同步電機、功率變換器、能量存儲係統（如超級電容、電池）等關鍵電力電子技術在船舶上的應用。 2. 新能源與綠色動力： 關注可持續發展，探討LNG、甲醇、氫燃料電池等新型清潔能源在船舶動力係統中的應用潛力。分析這些新能源的優點、挑戰以及相應的技術路綫。例如，詳細講解氫燃料電池的工作原理、堆類型、係統集成以及安全性問題。 3. 智能控製與監測： 探討應用人工智能、大數據分析、物聯網技術對動力推進係統進行智能化監控、故障診斷與預測性維護。介紹智能控製算法在優化主機運行工況、降低能耗、提高係統穩定性和自動化水平方麵的應用。 4. 先進推進技術： 介紹新型推進裝置，如涵道槳、導流罩螺鏇槳、矢量推進器等，以及其在提高效率、降低噪音、增強操縱性方麵的潛在優勢。 本書特色 體係完整： 從基礎原理到前沿技術，覆蓋動力推進係統的各個層麵。 理論與實踐結閤： 既有嚴謹的理論推導，也有貼閤實際的工程案例分析。 前瞻性強： 關注行業最新技術動態，為讀者提供未來發展方嚮的指引。 易於理解： 采用清晰的邏輯結構和通俗易懂的語言，力求使不同背景的讀者都能有所收獲。 《艦船動力推進係統設計與優化》一書，不僅是船舶工程領域的一部重要參考著作，更是引導讀者深入理解和掌握現代艦船動力推進係統精髓的寶貴工具。通過本書的學習，讀者將能夠更深刻地理解船舶動力推進係統的復雜性，掌握科學的設計方法，並對未來的技術發展趨勢有清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣的非專業讀者來說，理解“現代船舶控製工程”這樣一本專業性極強的書籍，原本是一項艱巨的任務。但這本書卻讓我驚喜地發現，原來科學的魅力可以如此貼近生活，如此引人入勝。書中關於船舶通信與導航係統的介紹，讓我對船舶是如何實現精確的定位和遠距離通信有瞭初步的認識。作者並沒有用晦澀的術語堆砌，而是通過類比和圖示，將復雜的雷達、GPS、AIS等係統的工作原理講得明明白白。特彆讓我感到有趣的是，書中還講述瞭這些係統在實際航行中遇到的各種挑戰，比如信號乾擾、環境噪聲等，以及控製係統是如何應對這些乾擾，保證信息傳輸的準確性和可靠性的。這種從理論到實踐，再到應對實際問題的過程，讓我對船舶工程師的工作有瞭更深的理解和敬意。這本書讓我意識到，每一個現代化的船舶背後，都蘊含著無數工程師的智慧和心血，他們的努力讓航行變得更加安全、高效和便捷。

評分☆☆☆☆☆

當我翻開這本書時，腦海中浮現的畫麵是冰冷的技術圖紙和枯燥的公式。然而，這本書所呈現的內容，卻遠遠超齣瞭我的預期，它如同一次精心策劃的海洋探險，讓我對“現代船舶控製工程”有瞭全新的認知。書中對於船舶動力係統與控製係統的交互作用的描述，生動形象，令人印象深刻。作者並沒有僅僅停留在理論層麵，而是通過對不同工況下發動機響應、螺鏇槳效率以及舵效進行詳細的分析，嚮讀者展示瞭如何通過精密的控製來優化船舶的整體性能。我尤為欣賞的是，書中對船舶在不同海況下的性能錶現進行瞭深入的剖析，並闡述瞭控製係統如何動態調整以應對惡劣天氣，確保航行安全。這種嚴謹的科學態度和對細節的極緻追求，讓我對這本書的專業性和深度深感欽佩。它不僅僅是一本技術讀物，更是一部關於人類如何運用智慧徵服海洋的史詩。它讓我對船舶的未來充滿瞭憧憬，也讓我更加理解瞭工程領域所蘊含的巨大潛能。

評分☆☆☆☆☆

老實說，拿到這本書的時候，我並沒有抱太高的期望，因為“控製工程”聽起來總是那麼遙遠且充滿公式。然而，事實證明我的擔憂是多餘的。作者以一種極為人性化的方式，將“現代船舶控製工程”這個主題變得觸手可及。我被書中對船舶動態響應的描述深深吸引，尤其是當它將抽象的數學模型轉化為直觀的物理現象時。例如，書中對船舶轉嚮時産生的離心力和恢復力的解釋，以及如何通過調整舵角和推進器來實現精確的轉嚮，簡直像是在為我進行一次生動的手把手教學。更令人驚喜的是，書中還探討瞭如何將人工智能和大數據技術應用於船舶的航綫優化和狀態監測，這讓我看到瞭傳統工程領域與前沿科技的完美融閤。這些內容不僅僅是理論上的探討，更是對未來船舶運行模式的設想，充滿瞭想象空間。閱讀過程中，我多次被作者的洞察力所摺服，他能夠將看似獨立的工程模塊，整閤為一個有機的整體，並清晰地展現其內在的邏輯關係。這本書，無疑是為那些渴望瞭解船舶背後“大腦”運作機製的讀者量身打造的。

評分☆☆☆☆☆

我一直對海洋有著莫名的情愫，尤其是那些在大洋上航行的龐然大物，它們如何能夠如此精準地操控，始終是我好奇的焦點。這本書，雖然標題直指“現代船舶控製工程”，但它所描繪的世界遠比我想象的要廣闊和迷人。書中關於船舶穩定性與操縱性的章節，讓我對船舶在不同海況下的錶現有瞭全新的理解。作者通過對各種影響因素的細緻分析，例如風浪流的乾擾，以及船體結構和推進裝置的協同作用，闡釋瞭如何通過精密的控製係統來維持船舶的穩定航行。更讓我印象深刻的是，書中並沒有迴避技術難題，而是直麵挑戰，探討瞭在極端環境下，控製工程師們所麵臨的睏境以及他們是如何運用創新思維來剋服的。這種深入骨髓的探索精神，讓我對這個行業中的技術人員充滿瞭敬意。而且，書中還穿插瞭一些關於船舶曆史上的經典事故分析，這些案例的引入，不僅增加瞭閱讀的趣味性，也深刻地說明瞭可靠的控製係統對於船舶安全的重要性。總而言之，這是一本能夠激發你對海洋工程産生濃厚興趣的佳作。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是讓我大開眼界，原本以為“現代船舶控製工程”聽起來會像一本枯燥的技術手冊，但讀完後，我完全被它豐富的內涵和引人入勝的敘述方式所摺服。書中的內容，雖然披著“工程”的外衣，卻巧妙地將復雜的理論概念融入瞭生動具體的案例分析之中。作者在描述船舶動力推進係統的控製邏輯時，沒有簡單地羅列公式和圖錶，而是通過模擬真實航行場景，比如在惡劣海況下的姿態調整、以及精準的泊港操作，讓我們仿佛身臨其境。我特彆喜歡其中關於船舶節能減排技術的探討，它不僅僅停留在理論層麵，還深入分析瞭不同控製策略對燃油效率的影響，並給齣瞭切實可行的優化建議。此外，書中對自動駕駛和智能化船舶的展望也極具前瞻性，讓我對未來船舶行業的發展充滿瞭期待。即使是完全沒有接觸過船舶工程的朋友，也能在閱讀過程中逐步建立起對這一領域的清晰認識，並感受到其中蘊含的智慧和魅力。作者的文筆流暢，邏輯清晰，能夠將一個相對專業的領域闡釋得如此通俗易懂，實屬不易。這本書無疑為我打開瞭一扇通往船舶世界的大門。

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