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执行器故障的船舶动力定位系统容错控制
| 论文题名： | 执行器故障的船舶动力定位系统容错控制 |
| 关键词： | 船舶动力定位;容错控制;执行器故障;冗余配置 |
| 摘要： | “十三五”规划首次将“拓展蓝色经济空间”单列一章，明确指出发展海洋科学技术，重点在深水、绿色、安全地海洋高技术领域取得突破，为深水装备和技术的发展提供了指导方向。由于深水作业的危险性，人们对深水装备和技术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动力定位系统。国际海事组织及各船级社对高安全等级动力定位系统做出规定，要求支持船舶动力定位的任何系统发生单个故障不应导致位置丢失的发生。船舶执行器工作在恶劣环境下，不可避免地发生故障。对船舶动力定位系统执行器故障容错控制研究将有效地提高其可靠性和安全性。同时，高等级动力定位系统执行器的冗余配置也为其容错控制提供了硬件基础。 本文建立了带有执行器故障的船舶动力定位运动数学模型，在此基础上，首先，假设艏摇角较小以及扰动界已知，基于未知输入观测器研究了船舶动力定位系统执行器故障的检测和分离，并基于获得的故障信息，利用控制容错分配法实现了容错控制。然后，考虑到船舶动力定位系统的非线性特性，假设扰动界已知，将被动容错控制和主动容错控制有机的结合起来，设计了混合容错控制器，即在未得到详细故障信息时采用被动容错控制鲁棒调节，得到详细故障信息后切换到主动容错控制。该方法克服了依赖单纯的重构容错控制受到故障诊断子系统时滞性的制约问题，同时也提高了船舶动力定位的容错控制性能。最后，考虑到外界扰动的未知性，并为解决被动容错控制和主动容错控制切换的离散结构问题，设计滑模观测器，实时在线估计故障和扰动信息，并将动态面方法和滑模观测器结合，设计船舶动力定位自适应容错控制器，补偿执行器故障和扰动，避开了复杂的故障检测和分离过程。 最后，以一艘海洋船舶为例，在Matlab/Simulink环境下，分别对上述设计的船舶动力定位系统故障诊断与容错控制方法进行仿真，通过仿真验证了所设计方法的有效性。 |
| 作者： | 胡明佳 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 杜佳璐;刘义 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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