基于AMESim与Simulink的潜艇容错控制系统研究

发布时间：2023-11-06 19:53

　　潜艇,作为现代海洋军事力量的组成部分,是海军的主要舰艇种类之一,亦是各国海军实力的一个重要表现。潜艇作为主要于近水面进行战术任务的舰艇,其日常中的一般巡航以及其他作业状态下的水下航行模式也属于近水面航行。潜艇在近水面航行时,工作环境复杂且面临许多未知情况,如执行器故障、海浪干扰等等。同时,考虑到安全因素也需要对潜艇自身状态进行约束,所以在对潜艇设计控制器时应考虑执行器故障、海浪干扰以及状态约束。论文的主要研究内容与成果如下:首先,研究了故障诊断、状态约束及自适应H∞状态反馈容错控制的集成设计方法。设计了未知干扰输入观测器,将执行器故障和外界干扰解耦,并根据解耦结果作为参照来选择适当的自适应律来进行艏艉舵故障参数估计。同时,对潜艇系统近水面实际需求进行状态约束,使得在故障发生后潜艇的系统状态满足一定约束。进而利用艏艉舵故障估计参数,设计了约束条件下自适应H∞状态反馈容错控制器。其次,研究了 AMESim与Simulink联合仿真的潜艇容错控制系统。在AMESim中对潜艇的艏艉舵按照实际的物理系统,并参照ZHYSC-F电液比例控制系统实验台中的位置控制部分构建仿真模型。在Simulink中...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题背景及意义
    1.3 国内外研究现状及分析
        1.3.1 潜艇系统操纵性研究
        1.3.2 故障诊断方法
        1.3.3 系统状态约束的研究
        1.3.4 容错控制方法
        1.3.5 故障诊断与容错控制的集成设计方法的研究
    1.4 AMESim软件介绍
    1.5 本文主要工作与章节安排
        1.5.1 主要工作
        1.5.2 章节安排
第二章 预备理论知识
    2.1 潜艇运动模型
        2.1.1 潜艇垂直面运动模型
        2.1.2 潜艇的近水面模型
    2.2 2 H_∞控制理论简介
        2.2.1 标准H_∞控制问题
        2.2.2 H_∞状态反馈控制
    2.3 模型参考自适应控制
第三章 潜艇控制系统的故障诊断、状态约束与容错控制设计
    3.1 引言
    3.2 潜艇控制系统与艏艉舵故障模型
    3.3 艏艉舵故障参数估计
    3.4 潜艇控制系统状态约束设计
    3.5 约束时自适应H_∞状态反馈控制器的设计
    3.6 仿真结果
    3.7 本章结语
第四章 基于AMESim与Simulink的潜艇容错控制系统的联合仿真
    4.1 引言
    4.2 AMESim-Simulink联合仿真技术及基本原理
        4.2.1 联合仿真前期准备
        4.2.2 AMESim与MATLAB/Simulink数据接口
    4.3 基于AMESim的潜艇舵机模型建立
    4.4 潜艇控制系统的联合仿真设计及实现
        4.4.1 潜艇控制系统整体结构
        4.4.2 S函数介绍
        4.4.3 控制系统的S函数设计
        4.4.4 潜艇容错控制系统联合仿真的实现
    4.5 仿真结果
    4.6 本章结语
第五章 总结与展望
参考文献
作者在攻读硕士期间发表的论文
致谢



本文编号：3861168