潛艇故障診斷與自適應(yīng)容錯(cuò)控制一體化設(shè)計(jì).pdf

1、潛艇作為現(xiàn)代海軍力量的重要組成部分，在近代海戰(zhàn)中扮演著重要角色。其隱蔽性好、威力大、戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，受到了世界各國海軍的重視。隨著潛艇的科技含量越來越高，潛艇的運(yùn)行情況與任務(wù)計(jì)劃也變得更加復(fù)雜，對潛艇的安全性提出了新的挑戰(zhàn)。當(dāng)潛艇在近海面運(yùn)行時(shí)，由于海浪、水草等因素，與潛伏狀態(tài)相比運(yùn)行環(huán)境更為嚴(yán)峻。潛艇艏艉升降舵故障是主要的潛艇安全故障之一。如果不采取合適的控制方法，潛艇很容易被海浪吸出水面，以致露背暴露行蹤。
　　在現(xiàn)有的艦艇作戰(zhàn)

2、系統(tǒng)中，由于實(shí)時(shí)性、可靠性等特殊要求，通常采用基于硬件實(shí)現(xiàn)的冗余備份技術(shù)。但是硬件冗余備份成本高、體積大、質(zhì)量重，在潛艇的很多地方都無法實(shí)施，對于一些不可預(yù)知的故障，特別是執(zhí)行器故障，往往也無能為力。但是如果不采取硬件冗余備份，當(dāng)潛艇出現(xiàn)故障時(shí)仍采用固有的控制器將是一個(gè)很危險(xiǎn)的事情。集成故障診斷的自適應(yīng)容錯(cuò)控制方法恰好能彌補(bǔ)硬件容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)。
　　文章選取在近海面運(yùn)行的潛艇作為研究對象，研究了潛艇執(zhí)行器出現(xiàn)故障時(shí)的容錯(cuò)控制問

3、題。首先，考慮了在近水面航行時(shí)波浪對潛艇的干擾，對潛艇的六自由度運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行簡化，得到了潛艇近海面運(yùn)行時(shí)垂直面的線性狀態(tài)空間模型;然后，根據(jù)H∞狀態(tài)反饋理論設(shè)計(jì)了潛艇H∞狀態(tài)反饋控制器;最后，根據(jù)潛艇艏艉舵故障時(shí)的垂直面運(yùn)動(dòng)線性故障模型，設(shè)計(jì)了一個(gè)未知輸入的狀態(tài)觀測器，將潛艇的外界干擾與執(zhí)行器故障解耦，得到僅包含艏艉舵故障參數(shù)故障的觀測器方程，設(shè)計(jì)了帶射影限制的自適應(yīng)故障參數(shù)跟蹤律診斷故障參數(shù)，并利用得到的故障參數(shù)求解線性矩陣不等式，并