[实用新型]无人水下机器人传感器故障容错控制装置

权利要求书

1、无人水下机器人传感器故障容错控制装置，该装置主要包括传感器系统、信号预处理器以及传感器故障容错控制器，其特征在于，所述传感器系统包括设置于水下机器人上，用以测量水下机器人在水中的深度，并将测得的深度数据转变为深度电压信号的深度传感器；用以测量水下机器人的航行速度，并将测得的航行速度数据转变为速度电压信号的速度传感器；用以测量水下机器人的航行方向，并将测得的方向数据转变为方向电压信号的方向传感器；

所述信号预处理器设置在水下机器人上，该信号预处理器的信号输入端与所述深度传感器、速度传感器、方向传感器信号连接，以接收所述深度传感器、速度传感器、方向传感器发送过来的深度电压信号、速度电压信号、方向电压信号；

所述传感器故障容错控制器设置在水面母船上，该传感器故障容错控制器内部设有用以驱动信号预处理器完成传感器信号传输任务的通信模块、利用传感器历史数据进行训练并对传感器进行故障检测隔离的非线性主元分析NPCA模块、实现传感器系统故障检测的传感器系统平方预期误差SPE计算模块、完成水下机器人上的传感器故障隔离的传感器平方预期误差SPE_i计算模块和对隔离的故障传感器采用NPCA重构的预测信号进行水下机器人控制的容错控制处理模块。

2、根据权利要求1所述的无人水下机器人传感器故障容错控制装置，其特征在于，所述信号预处理器包括有信号放大滤波模块、与信号放大滤波模块电路连接的A/D转换器、多路开关模块、串行通信口及微处理器，所述多路开关模块输入端与各深度传感器、高度传感器、速度传感器、方向传感器连接，所述多路开关模块输出端与信号放大滤波模块电路输入端连接，A/D转换器信号输入端与信号放大滤波模块电路的输出端连接，所述微处理器与A/D转换器信号输出端连接，并与串行通信口连接。

3、根据权利要求1所述的无人水下机器人传感器故障容错控制装置，其特征在于，所述传感器故障容错控制器包括故障数据显示模块、DSP硬件电路接口模块、串行通信口、供电电源、控制开关，所述供电电源给整个装置供电，DSP硬件电路接口模块的输入端通过串行通信口与水下机器人信号预处理器连接，输出端接故障数据显示模块。

4、根据权利要求3所述的无人水下机器人传感器故障容错控制装置，其特征在于，所述DSP硬件电路接口模块，包括DSP系统电源电路、时钟与复位电路、液晶显示接口电路；所述DSP硬件电路接口模块的芯片为数字信号处理器。

5、根据权利要求3所述的无人水下机器人传感器故障容错控制装置，其特征在于，所述故障数据显示模块包括一液晶显示器。

6、根据权利要求3所述的无人水下机器人传感器故障容错控制装置，其特征在于，所述DSP硬件电路接口模块的输出端与故障数据显示模块连接，液晶显示器模块显示传感器平方预期误差SPE_i和具体的故障传感器标识。