[發明專利]一種自主水下航行器推進器容錯控制方法

在審

• 申請號: 201910552728.8
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110320801A
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 宋保維;潘光;張立川;王鵬;張克涵;曹永輝;胡海豹
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種自主水下航行器推進器容錯控制方法，在于考慮約束冗余關系的容錯控制輸入，對已設計的控制輸入進行重新分配。其主要解決考慮無約束冗余推進器的容錯控制設計方法，在實際應用中所設計的控制輸入較難實施的問題，并且更高效地對故障推進器進行容錯控制。

技術領域

本發明屬于水下航行器技術領域，具體涉及一種自主水下航行器推進器容錯控制方法。

背景技術

水下航行器如今已被較為廣泛地應用于科學、軍事和商業等領域，如水下設施維護、海洋科學考察、水下搜救和海洋戰爭等。然而，由于水下環境復雜多變和水中通訊受限等原因，造成水下航行器在執行任務的過程中容易發生各種故障，如傳感器失靈、推進器損壞和鰭舵變形等，嚴重阻礙了水下航行器的應用與推廣。據此引入故障診斷和容錯控制技術，當航行器發生故障時，應當及時診斷出故障信息，以盡最大可能降低故障帶來的危害。目前,在分析控制重構容錯控制設計時，多數文獻考慮無約束冗余推進器的容錯控制設計，但是根據目前的容錯控制方法，在實際應用中所設計的控制輸入較難實施。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種自主水下航行器推進器容錯控制方法。

技術方案

一種自主水下航行器推進器容錯控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：根據現有的故障推進器定位與辨識算法定位發生故障的推進器；

步驟2：設置故障閾值J_th；

步驟3：設置故障檢測函數：

其中，T_m為故障檢測時間區間，為T_m內的估計數量，為加性故障描述因子估計值，即推進器推力的估計值；

步驟4：將步驟3計算的故障值與故障閾值J_th進行比較，如果故障值大于故障閾值J_th，則推進器發生故障；

步驟5：求取與故障推進器對應的控制矩陣列向量：

其中，滿為極大線性無關組系數，中滿足條件：

其中，S_j為某個不含列向量b_j的極大線性無關組；j_i為S_j列向量在控制矩陣中的列號，且j_i≠j；

步驟6：對于存在冗余的故障推進器，其中第i號推進器的期望控制輸入為模型控制輸入可表示為：

步驟7：對于存在冗余的故障推進器，其使命可由冗余推進器代替執行，第j_i號冗余推進器需要提供的控制輸入為：

式中，為自主水下航行器第j號推進器的期望控制輸入；為第j_i號冗余推進器期望控制輸入；

步驟8：根據步驟7設計冗余的推進器設計控制輸入，即可實現冗余補償容錯控制。

有益效果

本發明提出的一種自主水下航行器推進器容錯控制方法，在于考慮約束冗余關系的容錯控制輸入，對已設計的控制輸入進行重新分配。其主要解決考慮無約束冗余推進器的容錯控制設計方法，在實際應用中所設計的控制輸入較難實施的問題，并且更高效地對故障推進器進行容錯控制。

附圖說明

圖1為自主水下航行器的推進器配置圖；