一種基于推進(jìn)器故障的uuv容錯(cuò)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種容錯(cuò)控制系統(tǒng)，特別涉及到一種基于推進(jìn)器故障的UUV容錯(cuò) 控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)人水下航行器（UnmannedUnderwaterVehicle-UUV)在海底這塊人類未來(lái)極 具價(jià)值的發(fā)展空間中起著至關(guān)重要的作用。隨著UUV及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，UUV已經(jīng)被用于 執(zhí)行掃雷、偵察、情報(bào)搜集及海洋探測(cè)等任務(wù)，在未來(lái)海戰(zhàn)中還可能作為水下武器平臺(tái)、后 勤支持平臺(tái)等裝備使用。
[0003] 控制系統(tǒng)是無(wú)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(yùn)行 的前提。容錯(cuò)控制能夠使系統(tǒng)在故障情況下，自動(dòng)補(bǔ)償故障產(chǎn)生的影響以維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定 性并盡可能恢復(fù)系統(tǒng)故障前的性能。因此，容錯(cuò)控制是系統(tǒng)安全運(yùn)行的最后一道防線，在 UUV技術(shù)中有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004] 本發(fā)明提供UUV傳感器故障情況下的容錯(cuò)控制方法，防止因推進(jìn)器故障造成控制 性能的下降和危險(xiǎn)狀況的發(fā)生，可用于提高UUV在復(fù)雜海洋環(huán)境下的生存能力和運(yùn)動(dòng)性 能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于推進(jìn)器故障的UUV容錯(cuò)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(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種基于推進(jìn)器故障的UUV容錯(cuò)控制系統(tǒng)，其組成包括：UUV運(yùn)動(dòng)模型、水平面運(yùn) 動(dòng)測(cè)算系統(tǒng)、故障模型、強(qiáng)跟蹤濾波器、診斷模塊。
[0008] 所述的一種基于推進(jìn)器故障的UUV容錯(cuò)控制系統(tǒng)，其特征是所述的故障診斷通過(guò) 設(shè)計(jì)三組UUV狀態(tài)下的強(qiáng)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(yùn)動(dòng) 模型。這樣之后為了得到三組殘差值，比較這三組強(qiáng)跟蹤濾波器的實(shí)際狀態(tài)值與狀態(tài)估計(jì) 值，再對(duì)比殘差值就可以立即分析得到故障發(fā)生在哪個(gè)主推。
[0009] 所述的基于推進(jìn)器故障的UUV容錯(cuò)控制系統(tǒng)，其特征是所述的容錯(cuò)處理是在一個(gè) 主推進(jìn)器故障的情況下，為了保持UUV其他運(yùn)行參數(shù)的正確和UUV的正常運(yùn)行，就必須停止 故障主推進(jìn)器的工作，用一個(gè)主推進(jìn)器加舵替代的控制實(shí)現(xiàn)UUV的正常運(yùn)行。
[0010] 具體包括以下幾個(gè)步驟：
[0011] 1建立UUV運(yùn)動(dòng)模型；
[0012] 2簡(jiǎn)化和線性化水平面運(yùn)動(dòng)方程；
[0013] 3建立UUV主推進(jìn)器故障模型；
[0014] 4強(qiáng)跟蹤濾波器；
[0015] 5故障診斷；
[0016] 6容錯(cuò)處理。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為地磁導(dǎo)航基準(zhǔn)圖構(gòu)建流程圖；
[0018] 圖2UUV故障診斷結(jié)構(gòu)；
[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(shù)方案的實(shí)質(zhì)是：對(duì)UUV正常情況及每一個(gè)推進(jìn)器故障的清況分別建 立強(qiáng)跟蹤濾波器，通過(guò)分析各個(gè)強(qiáng)跟蹤濾波器的估計(jì)值與實(shí)際值的特征殘差進(jìn)行故障診斷 并進(jìn)行容錯(cuò)處理。
[0022] 該技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0023] 對(duì)于實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)變動(dòng)具有較強(qiáng)的的魯棒性；
[0024] 對(duì)于各種噪聲和統(tǒng)計(jì)特性的初值敏感性較低；
[0025] 對(duì)突變情況擁有極強(qiáng)的的跟蹤能力，而且在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，仍保持對(duì)緩變狀態(tài)和突 變狀態(tài)的跟蹤能力。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 步驟1 :建立UUV運(yùn)動(dòng)模型：
[0027] 考慮UUV三個(gè)自由度的情況：
[0028] 1軸向運(yùn)動(dòng)方程
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于推進(jìn)器故障的uuv容錯(cuò)控制系統(tǒng)，其組成包括；uuv運(yùn)動(dòng)模型、水平面運(yùn)動(dòng) 測(cè)算系統(tǒng)、故障模型、強(qiáng)跟蹤濾波器、診斷模塊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于推進(jìn)器故障的UUV容錯(cuò)控制系統(tǒng)，其特征是所述的 故障診斷通過(guò)設(shè)計(jì)H組UUV狀態(tài)下的強(qiáng)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(yùn)動(dòng)模型。該樣之后為了得到H組殘差值，比較該H組強(qiáng)跟蹤濾波器的實(shí)際狀 態(tài)值與狀態(tài)估計(jì)值，再對(duì)比殘差值就可W立即分析得到故障發(fā)生在哪個(gè)主推。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于推進(jìn)器故障的UUV容錯(cuò)控制系統(tǒng)，其特征是所述的容錯(cuò) 處理是在一個(gè)主推進(jìn)器故障的情況下，為了保持UUV其他運(yùn)行參數(shù)的正確和UUV的正常運(yùn) 行，就必須停止故障主推進(jìn)器的工作，用一個(gè)主推進(jìn)器加艙替代的控制實(shí)現(xiàn)UUV的正常運(yùn) 行。
【專利摘要】一種基于推進(jìn)器故障的UUV容錯(cuò)控制系統(tǒng)，其組成包括：UUV運(yùn)動(dòng)模型、水平面運(yùn)動(dòng)測(cè)算系統(tǒng)、故障模型、強(qiáng)跟蹤濾波器、診斷模塊。其系統(tǒng)工作方式是：（1）建立UUV運(yùn)動(dòng)模型；（2）簡(jiǎn)化和線性化水平面運(yùn)動(dòng)方程；（3）建立UUV主推進(jìn)器故障模型；（4）強(qiáng)跟蹤濾波器；（5）故障診斷（6）容錯(cuò)處理。本發(fā)明主要針對(duì)UUV主推進(jìn)器故障的容錯(cuò)控制研究，防止因推進(jìn)器故障造成控制性能下降和危險(xiǎn)狀況的發(fā)生，可用于提高UUV在復(fù)雜海洋環(huán)境下的生存能力和運(yùn)行性能。
【IPC分類】G05B13-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104678762
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310627247
【發(fā)明人】費(fèi)浚純
【申請(qǐng)人】哈爾濱恒譽(yù)名翔科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年11月29日