[發(fā)明專利]一種基于行為的UUV推進(jìn)操縱系統(tǒng)異常辨識(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410381881.6
• 申請(qǐng)日: 2014-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104252575B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)浙平;趙錦陽(yáng);郝悅;李本銀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于行為的UUV推進(jìn)操縱系統(tǒng)異常辨識(shí)的方法，其特征在于：

(1)觀測(cè)器對(duì)UUV的狀態(tài)信息包括位置、速度、角度進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，與從UUV傳感器實(shí)時(shí)得到的狀態(tài)信息進(jìn)行比較獲得狀態(tài)信息的殘差信息，其中觀測(cè)器為：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{\hat{x}}}_1={\hat{x}}_2+{\mathrm{\Λ}}_1\mathrm{sgn}(y-{\hat{x}}_1)\\ {\stackrel{\·}{\hat{x}}}_2=M^{-1}\left(y\right)\[\mathrm{\τ}-C(y,{\hat{x}}_2){\hat{x}}_2-G\left(y\right)\]+{\mathrm{\Λ}}_2\mathrm{sgn}(y-{\hat{x}}_1)\end{array}\right.$

為狀態(tài)向量x₁、x₂的估計(jì)值，其中x₁＝[η₁,η₂]^T∈R^6×1、其中x、y、z表示船體坐標(biāo)系下三軸速度，φ、θ、ψ表示橫搖角、縱傾角、偏航角；M為包括附加質(zhì)量的慣性矩陣，M∈R^6×6；C(·)為哥氏力及向心力矩陣，C(·)∈R^6×6；G(·)為流體阻力以及由重力和浮力產(chǎn)生的恢復(fù)力向量之和；τ為獨(dú)立控制輸入，τ∈R^6×1；Λ₁為正定常對(duì)角增益矩陣，Λ₂為正定常反饋增益矩陣；

(2)設(shè)置殘差上下限閾值和時(shí)間窗K，剔除誤警的殘差信號(hào)，初步判斷UUV行為是否發(fā)生異常；

(3)從辨識(shí)行為庫(kù)中匹配特定的二維空間辨識(shí)行為，判定自身的異常點(diǎn)定位及危險(xiǎn)級(jí)別；

(4)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)采集到系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的殘差特性對(duì)UUV推進(jìn)操縱系統(tǒng)進(jìn)行不同異常模式的匹配，實(shí)現(xiàn)對(duì)推進(jìn)操縱系統(tǒng)的異常點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，異常模式f_n的取值為左推進(jìn)器異常、右推進(jìn)器異常、垂直舵卡右舵、垂直舵卡左舵、水平舵卡上舵、水平舵卡下舵六種異常模型,r_i的取值為三軸速度u、v、w、偏航角速度q、縱傾角速度r五個(gè)狀態(tài)項(xiàng)的殘差，M_f的第i行第j列取值為0、1、-1，分別表示“小偏差”、“較大正偏差”、“較大負(fù)偏差”，推進(jìn)操縱系統(tǒng)異常點(diǎn)辨識(shí)的規(guī)則矩陣如M_f所示，

(5)對(duì)異常的危害級(jí)別進(jìn)行判定，對(duì)UUV推進(jìn)操縱系統(tǒng)異常進(jìn)行危害級(jí)別d_i的判定,異常危害級(jí)別辨識(shí)矩陣M_μd如下：

${\mathrm{\μ}}_{i,1}=\left\{\begin{array}{cc}1& \left|r_i\right|\≤a_i\\ \frac{b_i-\left|r_i\right|}{b_i-a_i}& a_i\<\left|r_i\right|\≤b_i\\ 0& \left|r_i\right|\>b_i\end{array}\right.$

${\mathrm{\μ}}_{i,2}=\left\{\begin{array}{cc}0& \left|r_i\right|\<a_i,\left|r_i\right|\>d_i\\ \frac{\left|r_i\right|-a_i}{b_i-a_i}& a_i\<\left|r_i\right|\≤b_i\\ 1& b_i\<\left|r_i\right|\≤c_i\\ \frac{d_i-\left|r_i\right|}{d_i-c_i}& c_i\<\left|r_i\right|\≤d_i\end{array}\right.$

${\mathrm{\μ}}_{i,3}=\left\{\begin{array}{cc}0& \left|r_i\right|\≤c_i\\ \frac{\left|r_i\right|-c_i}{d_i-c_i}& c_i\<\left|r_i\right|\≤d_i\\ 1& \left|r_i\right|\>d_i\end{array}\right.$

其中r_i依次表示大地坐標(biāo)系中的北向位移、東向位移、深度、偏航角、縱傾角，其中μ_i,1、μ_i,2、μ_i,3分別表示r_i隸屬于危害級(jí)別d_i正常、小偏差、大偏差的程度；

將每一個(gè)直接辨識(shí)行為的起點(diǎn)作為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，測(cè)得時(shí)間T后異常危害級(jí)別矩陣，根據(jù)異常點(diǎn)的危害特性權(quán)重矩陣A＝[a₁,a₂,…,a₆]得到異常危害級(jí)別隸屬度函數(shù)δ_l：

${\mathrm{\δ}}_l=\frac{\underset{i=1,2,...,6}{\Σ}{a}_i*{\mathrm{\μ}}_{il}}{\underset{j=1,2,3}{\Σ}\underset{i=1,2,...,6}{\Σ}{a}_i*{\mathrm{\μ}}_{ij}},l=1,2,3$

根據(jù)δ_l得到異常點(diǎn)的危害級(jí)別。