AUV故障診斷與容錯控制技術(shù)研究.pdf

1、近些年來，對海洋資源的開發(fā)和利用成為各個國家關(guān)注的焦點(diǎn)。為了更好的利用海洋資源和開發(fā)海洋資源，自主無人水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle，簡稱AUV）在該方面的優(yōu)勢逐步體現(xiàn)出來。由于AUV工作環(huán)境的問題，并且在工作過程中幾乎不會有人的干預(yù)，因此極易出現(xiàn)各種各樣的故障。任何一種故障的產(chǎn)生都有可能帶來嚴(yán)重的損失，所以在AUV任務(wù)過程中，及時的診斷出故障，并采取相應(yīng)的容錯措施，從而保證AUV在執(zhí)行任務(wù)過程中

2、是安全的。
　　本文首先分析了AUV的整體系統(tǒng)組成，包括 AUV的運(yùn)動控制系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)。根據(jù)研究對象AUV推進(jìn)系統(tǒng)的組成和安裝位置，建立了推進(jìn)器和舵的故障模型，以及推力和推力矩陣。根據(jù)AUV所攜帶的傳感器，及傳感器易發(fā)生的故障模式，建立了傳感器的故障模型。其次，針對AUV傳感器的四種故障類型，研究了基于改進(jìn)的灰色預(yù)測GM（1,1）模型的診斷算法，通過預(yù)測的數(shù)據(jù)與實(shí)際的傳感器測得的數(shù)據(jù)作比較所得殘差，從而判斷傳感器是否出現(xiàn)故障。

3、針對推進(jìn)系統(tǒng)的故障類型，研究了基于改進(jìn)的Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的故障診斷算法，首先AUV在投入使用前推進(jìn)系統(tǒng)正常情況下的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，在診斷過程中利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出數(shù)據(jù)與實(shí)際推進(jìn)器輸出數(shù)據(jù)作比較產(chǎn)生殘差，分析殘差判斷推進(jìn)系統(tǒng)的故障位置。通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了傳感器的故障診斷和推進(jìn)系統(tǒng)的故障診斷的可行性。最后，在診斷出傳感器與推進(jìn)系統(tǒng)的故障后，研究了AUV的容錯控制策略。對于傳感器所產(chǎn)生的故障，采用AUV上未發(fā)生故障的同類傳感器以及