執(zhí)行器故障的船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)容錯(cuò)控制.pdf

1、“十三五”規(guī)劃首次將“拓展藍(lán)色經(jīng)濟(jì)空間”單列一章，明確指出發(fā)展海洋科學(xué)技術(shù)，重點(diǎn)在深水、綠色、安全地海洋高技術(shù)領(lǐng)域取得突破，為深水裝備和技術(shù)的發(fā)展提供了指導(dǎo)方向。由于深水作業(yè)的危險(xiǎn)性，人們對(duì)深水裝備和技術(shù)的安全性和可靠性提出了更高的要求。本文主要研究用于深水海域的動(dòng)力定位系統(tǒng)。國(guó)際海事組織及各船級(jí)社對(duì)高安全等級(jí)動(dòng)力定位系統(tǒng)做出規(guī)定，要求支持船舶動(dòng)力定位的任何系統(tǒng)發(fā)生單個(gè)故障不應(yīng)導(dǎo)致位置丟失的發(fā)生。船舶執(zhí)行器工作在惡劣環(huán)境下，不可避免地發(fā)

2、生故障。對(duì)船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)執(zhí)行器故障容錯(cuò)控制研究將有效地提高其可靠性和安全性。同時(shí)，高等級(jí)動(dòng)力定位系統(tǒng)執(zhí)行器的冗余配置也為其容錯(cuò)控制提供了硬件基礎(chǔ)。
　　本文建立了帶有執(zhí)行器故障的船舶動(dòng)力定位運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，首先，假設(shè)艏搖角較小以及擾動(dòng)界已知，基于未知輸入觀測(cè)器研究了船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)執(zhí)行器故障的檢測(cè)和分離，并基于獲得的故障信息，利用控制容錯(cuò)分配法實(shí)現(xiàn)了容錯(cuò)控制。然后，考慮到船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的非線性特性，假設(shè)擾動(dòng)界已知，將

3、被動(dòng)容錯(cuò)控制和主動(dòng)容錯(cuò)控制有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)了混合容錯(cuò)控制器，即在未得到詳細(xì)故障信息時(shí)采用被動(dòng)容錯(cuò)控制魯棒調(diào)節(jié)，得到詳細(xì)故障信息后切換到主動(dòng)容錯(cuò)控制。該方法克服了依賴(lài)單純的重構(gòu)容錯(cuò)控制受到故障診斷子系統(tǒng)時(shí)滯性的制約問(wèn)題，同時(shí)也提高了船舶動(dòng)力定位的容錯(cuò)控制性能。最后，考慮到外界擾動(dòng)的未知性，并為解決被動(dòng)容錯(cuò)控制和主動(dòng)容錯(cuò)控制切換的離散結(jié)構(gòu)問(wèn)題，設(shè)計(jì)滑模觀測(cè)器，實(shí)時(shí)在線估計(jì)故障和擾動(dòng)信息，并將動(dòng)態(tài)面方法和滑模觀測(cè)器結(jié)合，設(shè)計(jì)船舶動(dòng)力定位自