带有推进器故障的水下机器人的容错控制器设计
发布时间：2021-03-27 10:29
无人水下航行器（UUV）广泛用于商业,科学和军事任务,用于各种目的。使这项技术具有挑战性的是增加任务持续时间和未知环境。有必要将容错控制范式嵌入到UUV中,以提高载具的可靠性并使其能够执行和完成复杂的任务。具体而言,容错控制（FTC）包括故障检测,识别和用于故障补偿的控制重新配置。文献综述表明,在早期的调查中,没有系统的方法对UUV进行容错控制。这项研究提出了一种故障检测,识别和补偿（HFDIC）的分层方法,它将这些功能系统地集成到不同的层面。该方法在其第一级使用自适应有限脉冲响应（FIR）建模和分析来检测故障发生。具体而言,它包含一个用于在线自适应建模的FIR滤波器和一个最小均方（LMS）算法,以最小化在建模过程中被监测系统和滤波器之间的输出误差。通过分析产生的自适应滤波器系数,我们提取故障发生的信息。HFDIC还包括两级和三级并行卡尔曼滤波器的两级设计,用于使用多模型自适应估计（MMAE）进行故障识别。该算法仅在检测到故障时才激活后者的级别,并且可以在错误失败的情况下返回到监控回路。在MMAE的基础上,我们使用多个滑模控制器,并用所有元素控制信号的概率加权平均值重新配置控制律,以便...
【文章来源】：大连海洋大学辽宁省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NPSUUV的图片
图2.2：身体固定（框架B）和惯性固定（框架I）参考框架个坐标系：身体固定坐标系B（XoYoZo）和惯性固定坐标系I（X相对于惯性坐标系的身体固定框架的运动。 通常，当CG处于主择框架B在重心（CG）的原点O。否则，我们为O选择另一个便，Y0，Z0与纵向轴X0从主轴向前指向的主惯性轴重合，横轴YZ0从上到下。 我们描述载具（x，y，z，φ，θ，ψ）相对于车架同时表示载具的线速度和角速度（u，v，w，p，q，r）在人体体在固定框架中的线性和角速度矢量，η为惯性框架中载具的v = [ , ] = [u,v,w,p,q,r] η = [η ,η ] = [x,y,z,φ,θ,ψ]
力学阻尼项的矩阵，g是重力和浮力的矢量，τ是控制输入向量，描述在车身固定的车架上作用在载具上的力和力矩。图2.3说明了原点相对于框架中重心的位置，我们可以通过选择原点的原点来
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析容错控制应用的新进展[J]. 牛飞,刘长良. 仪器仪表用户. 2012(06)
[2]一类网络切换模糊系统的容错控制[J]. 张颖,高宏玉. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2011(03)
[3]一种双故障情形的主动滑模容错控制方法[J]. 朱大奇,李晓娓. 空军工程大学学报(自然科学版). 2007(04)
[4]滑模变结构控制理论及其算法研究与进展[J]. 刘金琨,孙富春. 控制理论与应用. 2007(03)
[5]满意容错控制[J]. 王峰,汪璟. 广西大学学报(自然科学版). 2007(01)
[6]无人水下航行器与操雷[J]. 华钟祥. 舰船科学技术. 2004(06)
[7]水下机器人运动控制与仿真的数学模型[J]. 常文君,刘建成,于华南,徐玉如. 船舶工程. 2002(03)
[8]容错控制及其在火电厂中的应用[J]. 黄孝彬,牛玉广,孙万云. 电力情报. 2000(04)
[9]从有缆遥控水下机器人到自治水下机器人[J]. 封锡盛. 中国工程科学. 2000(12)
[10]一类组合大系统的容错控制[J]. 张颖伟,王剑,张嗣瀛. 东北大学学报. 2000(04)
博士论文
[1]长程超短基线定位系统研制[D]. 喻敏.哈尔滨工程大学 2005
[2]高层建筑结构振动半主动控制系统研究[D]. 李江.天津大学 2003
[3]开关磁阻电机调速系统及其新型控制策略研究[D]. 纪良文.浙江大学 2002
[4]全空域跟踪的舰载雷达驱动系统研究[D]. 王小军.哈尔滨工程大学 2002
[5]联合站集输系统最优控制律研究[D]. 刘合.哈尔滨工程大学 2002
[6]ROV工作母船动力定位控制系统研究[D]. 施小成.哈尔滨工程大学 2001
[7]舰载捷联式猎雷声纳基阵动力学建模与鲁棒控制研究[D]. 邓志红.哈尔滨工程大学 2001
[8]滑模变结构的智能控制理论与应用研究[D]. 张昌凡.湖南大学 2001
[9]高速磁悬浮转镜的研究与设计[D]. 杨鹏.河北工业大学 2001
[10]一类非完整欠驱动机械系统的智能控制[D]. 赖旭芝.中南大学 2001
硕士论文
[1]无人水下航行器的运动建模与控制策略研究[D]. 王茂励.哈尔滨工程大学 2007
[2]水下机器人模糊自适应控制的研究[D]. 孙玉山.哈尔滨工程大学 2005
[3]自主式水下航行器的建模与自适应滑模控制[D]. 高剑.西北工业大学 2004
[4]自主式水下航行器建模与运动控制仿真研究[D]. 曹辉进.天津大学 2004
本文编号：3103352
【文章来源】：大连海洋大学辽宁省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NPSUUV的图片
图2.2：身体固定（框架B）和惯性固定（框架I）参考框架个坐标系：身体固定坐标系B（XoYoZo）和惯性固定坐标系I（X相对于惯性坐标系的身体固定框架的运动。 通常，当CG处于主择框架B在重心（CG）的原点O。否则，我们为O选择另一个便，Y0，Z0与纵向轴X0从主轴向前指向的主惯性轴重合，横轴YZ0从上到下。 我们描述载具（x，y，z，φ，θ，ψ）相对于车架同时表示载具的线速度和角速度（u，v，w，p，q，r）在人体体在固定框架中的线性和角速度矢量，η为惯性框架中载具的v = [ , ] = [u,v,w,p,q,r] η = [η ,η ] = [x,y,z,φ,θ,ψ]
力学阻尼项的矩阵，g是重力和浮力的矢量，τ是控制输入向量，描述在车身固定的车架上作用在载具上的力和力矩。图2.3说明了原点相对于框架中重心的位置，我们可以通过选择原点的原点来
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析容错控制应用的新进展[J]. 牛飞,刘长良. 仪器仪表用户. 2012(06)
[2]一类网络切换模糊系统的容错控制[J]. 张颖,高宏玉. 辽宁工业大学学报(自然科学版). 2011(03)
[3]一种双故障情形的主动滑模容错控制方法[J]. 朱大奇,李晓娓. 空军工程大学学报(自然科学版). 2007(04)
[4]滑模变结构控制理论及其算法研究与进展[J]. 刘金琨,孙富春. 控制理论与应用. 2007(03)
[5]满意容错控制[J]. 王峰,汪璟. 广西大学学报(自然科学版). 2007(01)
[6]无人水下航行器与操雷[J]. 华钟祥. 舰船科学技术. 2004(06)
[7]水下机器人运动控制与仿真的数学模型[J]. 常文君,刘建成,于华南,徐玉如. 船舶工程. 2002(03)
[8]容错控制及其在火电厂中的应用[J]. 黄孝彬,牛玉广,孙万云. 电力情报. 2000(04)
[9]从有缆遥控水下机器人到自治水下机器人[J]. 封锡盛. 中国工程科学. 2000(12)
[10]一类组合大系统的容错控制[J]. 张颖伟,王剑,张嗣瀛. 东北大学学报. 2000(04)
博士论文
[1]长程超短基线定位系统研制[D]. 喻敏.哈尔滨工程大学 2005
[2]高层建筑结构振动半主动控制系统研究[D]. 李江.天津大学 2003
[3]开关磁阻电机调速系统及其新型控制策略研究[D]. 纪良文.浙江大学 2002
[4]全空域跟踪的舰载雷达驱动系统研究[D]. 王小军.哈尔滨工程大学 2002
[5]联合站集输系统最优控制律研究[D]. 刘合.哈尔滨工程大学 2002
[6]ROV工作母船动力定位控制系统研究[D]. 施小成.哈尔滨工程大学 2001
[7]舰载捷联式猎雷声纳基阵动力学建模与鲁棒控制研究[D]. 邓志红.哈尔滨工程大学 2001
[8]滑模变结构的智能控制理论与应用研究[D]. 张昌凡.湖南大学 2001
[9]高速磁悬浮转镜的研究与设计[D]. 杨鹏.河北工业大学 2001
[10]一类非完整欠驱动机械系统的智能控制[D]. 赖旭芝.中南大学 2001
硕士论文
[1]无人水下航行器的运动建模与控制策略研究[D]. 王茂励.哈尔滨工程大学 2007
[2]水下机器人模糊自适应控制的研究[D]. 孙玉山.哈尔滨工程大学 2005
[3]自主式水下航行器的建模与自适应滑模控制[D]. 高剑.西北工业大学 2004
[4]自主式水下航行器建模与运动控制仿真研究[D]. 曹辉进.天津大学 2004
本文编号：3103352
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