一種基于推進器故障的uuv容錯控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種容錯控制系統(tǒng)，特別涉及到一種基于推進器故障的UUV容錯 控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 無人水下航行器（UnmannedUnderwaterVehicle-UUV)在海底這塊人類未來極 具價值的發(fā)展空間中起著至關重要的作用。隨著UUV及相關技術的發(fā)展，UUV已經被用于 執(zhí)行掃雷、偵察、情報搜集及海洋探測等任務，在未來海戰(zhàn)中還可能作為水下武器平臺、后 勤支持平臺等裝備使用。
[0003] 控制系統(tǒng)是無人水下航行器系統(tǒng)中很重要的一環(huán)，其穩(wěn)定性是保障UUV安全運行 的前提。容錯控制能夠使系統(tǒng)在故障情況下，自動補償故障產生的影響以維護系統(tǒng)的穩(wěn)定 性并盡可能恢復系統(tǒng)故障前的性能。因此，容錯控制是系統(tǒng)安全運行的最后一道防線，在 UUV技術中有著重要的現實意義。
[0004] 本發(fā)明提供UUV傳感器故障情況下的容錯控制方法，防止因推進器故障造成控制 性能的下降和危險狀況的發(fā)生，可用于提高UUV在復雜海洋環(huán)境下的生存能力和運動性 能。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于推進器故障的UUV容錯控制系統(tǒng)，有效提1?UUV 可靠性。
[0006] 本發(fā)明的目的是這樣實現的：
[0007] -種基于推進器故障的UUV容錯控制系統(tǒng)，其組成包括：UUV運動模型、水平面運 動測算系統(tǒng)、故障模型、強跟蹤濾波器、診斷模塊。
[0008] 所述的一種基于推進器故障的UUV容錯控制系統(tǒng)，其特征是所述的故障診斷通過 設計三組UUV狀態(tài)下的強跟蹤濾波器：左主推故障模型、右主推故障模型以及UUV正常運動 模型。這樣之后為了得到三組殘差值，比較這三組強跟蹤濾波器的實際狀態(tài)值與狀態(tài)估計 值，再對比殘差值就可以立即分析得到故障發(fā)生在哪個主推。
[0009] 所述的基于推進器故障的UUV容錯控制系統(tǒng)，其特征是所述的容錯處理是在一個 主推進器故障的情況下，為了保持UUV其他運行參數的正確和UUV的正常運行，就必須停止 故障主推進器的工作，用一個主推進器加舵替代的控制實現UUV的正常運行。
[0010] 具體包括以下幾個步驟：
[0011] 1建立UUV運動模型；
[0012] 2簡化和線性化水平面運動方程；
[0013] 3建立UUV主推進器故障模型；
[0014] 4強跟蹤濾波器；
[0015] 5故障診斷；
[0016] 6容錯處理。
【附圖說明】
[0017] 圖1為地磁導航基準圖構建流程圖；
[0018] 圖2UUV故障診斷結構；
[0019] 圖3UUV故障模型速度殘差；
[0020] 圖4UUV故障模型角速度殘差；
[0021] 本發(fā)明的技術方案的實質是：對UUV正常情況及每一個推進器故障的清況分別建 立強跟蹤濾波器，通過分析各個強跟蹤濾波器的估計值與實際值的特征殘差進行故障診斷 并進行容錯處理。
[0022] 該技術方案的優(yōu)點在于：
[0023] 對于實際系統(tǒng)參數變動具有較強的的魯棒性；
[0024] 對于各種噪聲和統(tǒng)計特性的初值敏感性較低；
[0025] 對突變情況擁有極強的的跟蹤能力，而且在穩(wěn)定狀態(tài)時，仍保持對緩變狀態(tài)和突 變狀態(tài)的跟蹤能力。
【具體實施方式】
[0026] 步驟1 :建立UUV運動模型：
[0027] 考慮UUV三個自由度的情況：
[0028] 1軸向運動方程
【主權項】
1. 一種基于推進器故障的uuv容錯控制系統(tǒng)，其組成包括；uuv運動模型、水平面運動 測算系統(tǒng)、故障模型、強跟蹤濾波器、診斷模塊。
2. 根據權利要求1所述的一種基于推進器故障的UUV容錯控制系統(tǒng)，其特征是所述的 故障診斷通過設計H組UUV狀態(tài)下的強跟蹤濾波器：左主推故障模型、右主推故障模型W 及UUV正常運動模型。該樣之后為了得到H組殘差值，比較該H組強跟蹤濾波器的實際狀 態(tài)值與狀態(tài)估計值，再對比殘差值就可W立即分析得到故障發(fā)生在哪個主推。
3. 根據權利要求1所述的基于推進器故障的UUV容錯控制系統(tǒng)，其特征是所述的容錯 處理是在一個主推進器故障的情況下，為了保持UUV其他運行參數的正確和UUV的正常運 行，就必須停止故障主推進器的工作，用一個主推進器加艙替代的控制實現UUV的正常運 行。
【專利摘要】一種基于推進器故障的UUV容錯控制系統(tǒng)，其組成包括：UUV運動模型、水平面運動測算系統(tǒng)、故障模型、強跟蹤濾波器、診斷模塊。其系統(tǒng)工作方式是：（1）建立UUV運動模型；（2）簡化和線性化水平面運動方程；（3）建立UUV主推進器故障模型；（4）強跟蹤濾波器；（5）故障診斷（6）容錯處理。本發(fā)明主要針對UUV主推進器故障的容錯控制研究，防止因推進器故障造成控制性能下降和危險狀況的發(fā)生，可用于提高UUV在復雜海洋環(huán)境下的生存能力和運行性能。
【IPC分類】G05B13-00
【公開號】CN104678762
【申請?zhí)枴緾N201310627247
【發(fā)明人】費浚純
【申請人】哈爾濱恒譽名翔科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月29日