潛艇控制系統(tǒng)的故障診斷與主動(dòng)容錯(cuò)控制的集成設(shè)計(jì).pdf

1、潛艇是展示國家軍事實(shí)力的一個(gè)重要法寶，在現(xiàn)代和未來的海戰(zhàn)中有著舉足輕重的作用。軟件漏洞問題、線路意外故障、人為惡意損毀、器件容易老化、操作有誤以及外界不可避免的災(zāi)害等原因都會(huì)導(dǎo)致潛艇控制系統(tǒng)發(fā)生故障。因此在考慮控制器的設(shè)計(jì)時(shí)必需將執(zhí)行器故障因素考慮進(jìn)去這樣得到的控制器才能有效應(yīng)對(duì)潛艇不可預(yù)知的故障情況。本文以潛艇垂直面運(yùn)動(dòng)模型作為研究的控制系統(tǒng)，提出了兩種集成故障診斷與容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)方案。其中，故障診斷技術(shù)中采用結(jié)合觀測(cè)器與自適應(yīng)參數(shù)跟蹤

2、的基于模型的故障診斷方法，在容錯(cuò)控制技術(shù)中采用的是解析容錯(cuò)控制下的主動(dòng)容錯(cuò)控制。本文的研究成果如下:
　　首先，研究了故障診斷與自適應(yīng)H∞狀態(tài)反饋容錯(cuò)控制的集成設(shè)計(jì)方法。先設(shè)計(jì)一個(gè)未知干擾輸入的狀態(tài)觀測(cè)器，然后對(duì)外界干擾輸入和首尾舵故障進(jìn)行解耦，解耦后得到僅含首尾舵故障參數(shù)的方程并得到相應(yīng)的矩陣值，根據(jù)解耦結(jié)果選取適當(dāng)?shù)淖赃m應(yīng)跟蹤律來完成首尾舵故障參數(shù)估計(jì)，最后再根據(jù)得到的首尾舵故障估計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)集成故障診斷和自適應(yīng)H∞狀態(tài)反饋容錯(cuò)

3、控制的控制器。
　　其次，研究了故障診斷與自適應(yīng)H∞動(dòng)態(tài)輸出反饋容錯(cuò)控制的集成設(shè)計(jì)方法。對(duì)未知干擾輸入的觀測(cè)器做了改進(jìn)，保證了對(duì)外界干擾輸入和首尾舵故障進(jìn)行解耦后首尾舵的故障系數(shù)不為零，然后根據(jù)首尾舵故障參數(shù)設(shè)計(jì)了自適應(yīng)律，進(jìn)而設(shè)計(jì)了集成故障診斷和自適應(yīng)H∞動(dòng)態(tài)輸出反饋容錯(cuò)控制的控制器。
　　最后，將上述的兩種集成故障診斷與容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)方案應(yīng)用在潛艇垂直面運(yùn)動(dòng)模型上，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了這兩種方法在潛艇的縱傾角控制和深度控制上