潜艇控制系统故障诊断与容错控制及其半物理仿真设计

发布时间：2020-12-03 05:02

　　本文分别以潜艇垂直面运动和三维空间运动控制系统模型为研究对象,设计了潜艇控制系统的故障诊断与主动容错控制及其半物理仿真方案,主要包含潜艇垂直面运动的自适应H∞状态反馈容错控制方法设计及其半物理仿真实现和潜艇三维空间运动的自适应鲁棒H∞容错控制方法设计及其半物理仿真实现两个部分。在潜艇垂直面运动的主动容错控制及其半物理仿真方案设计中。首先,选取ZHYCS-F电液伺服控制台的两个伺服阀缸分别作为潜艇的艏舵和艉舵,通过工业控制及通讯技术,将其与考虑故障情形的潜艇垂直面运动控制系统数学模型相结合构成半物理仿真系统;其次,设计一个未知干扰输入的故障观测器,并采用严格正实Lyapunov方法设计故障参数跟踪律来估计未知故障参数,再根据故障估计参数设计一个自适应H∞状态反馈容错控制器;最后,通过三组半物理仿真实验证实了所提出的主动容错控制方案对潜艇垂直面运动实现了有效的故障诊断与容错控制。在潜艇三维空间运动的主动容错控制及其半物理仿真方案设计中。首先,选取ZHYCS-F电液伺服控制台的三个伺服阀缸分别作为潜艇的艏舵、艉舵和方向舵,并在三个舵上分别加装一套超声波辅助测量自检测装置,通过工业控制及通讯技... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１故障诊断方法分类??

错控制分为主动容错控制和被动容错控制两类１＾。但从实际应用中来看，不管是哪??种容错控制方法，都是以控制系统本身已具有必要的硬件冗余为基础的［２１］。根据Ｌｉｕ??在文献中对容错控制方法的分类总结Ａ容错控制方法可表述为图１－２所示。??５??

第九小节为本章小结。??３．２潜艇垂直面运动主动容错控制系统设计方案??本章所设计的潜艇垂直面运动的主动容错控制系统方案如下图３－１所示：??容馳継??一?、—／Ｆ—ｙ?Ｉ?－?Ｉ?ｖ＾??Ｉ???Ｉ??（￣＼?！?Ｉ?ｆ传感器?１??！＿??？」??潜艇控制系统??图３－１垂直面运动的主动容错控制系统方案结构??设计方案主要包含两大部分。一部分为实际潜艇舵系统部分，该部分以ＺＨＹＣＳ－Ｆ??电液伺服控制台作为潜艇的舵系统，并选取其中两个伺服阀液压缸分别作为潜艇的??艏舵和艉舵，以液压缸的运动来模拟潜艇实际操舵。以西门子Ｓ７－３００ＰＬＣ作为控制??器，西门子?ＷｉｎＣＣ（Ｗｉｎｄｏｗｓ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｃｅｎｔｅｒ）作为上位机，通过?ＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）??方式进行通讯，下发控制命令给ＰＬＣ控制器，ＰＬＣ控制器采用带死区整定的ＰＩＤ控??制算法控制潜艇舵系统运行。另一部分为艏艉舵双输入的潜艇垂直面运动数学模型，??该部分中，首先对潜艇垂直面运动情形做受力分析得到非线性运动方程，再通过线??性化得到潜艇垂直面运动的状态空间表达


本文编号：2896033