[发明专利]一种水下机器人大潜深下潜中推进器及主动故障诊断方法

权利要求书

1.一种水下机器人大潜深下潜中推进器的主动诊断方法，水下机器人大潜深下潜中推进器由主体部分(1)，下潜压载(2)，上浮压载(3)，控制计算机(4)，惯导系统(5)，深度计(6)，水平方向上的左推进器(7)，右推进器(8)，提供垂直方向推力的前推进器(9)和后推进器(10)构成，主体部分(1)是一个圆边的类长方体，前推进器(9)安装于主体部分(1)其中一面的中部，后推进器(10)安装于主体部分(1)与前推进器(9)相对一面的外侧中部，左推进器(7)安装于主体部分(1)的中部，控制计算机(4)安装在主体部分(1)的非前推进器(9)与后推进器(10)所在面的其中一面的内侧中部，下潜压载(2)与上浮压载(3)合并安装于主体部分(1)与控制计算机(4)相对一面的外侧中部，惯导系统(5)安装在下潜压载(2)与上浮压载(3)所在面的内侧中点位置，深度计(6)安装于惯导系统(5)旁边靠近后推进器(10)的一侧；其特征在于，本方法包括以下步骤：

步骤1，水下机器人由吊车从挂载，布放到水中，进行浮态调整；

步骤2，对水平面左推进器(7)和右推进器(8)进行主动诊断：

步骤2.1，控制计算机(4)向左推进器(7)下达预定推力预定节拍控制指令；

步骤2.2，根据预定推力预定节拍控制指令，惯导系统(5)测量解算艏向角及艏向角变化率，发送给控制计算机(4)；

步骤2.3，根据步骤2.2所述的惯导系统(5)测量解算的艏向角及艏向角变化率，控制计算机(4)中的滤波器估计转艏力矩推力损失，若大于阈值，则发送左推进器(7)故障标识到母船，转到步骤2.7，否则转到步骤2.4；

步骤2.4，根据步骤2.3的判断，控制计算机(4)向右推进器(8)下达预定推力预定节拍控制指令；

步骤2.5，根据步骤2.4所述的预定推力预定节拍控制指令，惯导系统(5)测量解算艏向角及艏向角变化率，发送给控制计算机(4)；

步骤2.6，根据步骤2.5所述的惯导系统(5)测量解算的艏向角及艏向角变化率，控制计算机(4)中的滤波器估计转艏力矩推力损失，若大于阈值，则发送右推进器(8)故障标识到母船，转到步骤2.7，否则转到步骤3；

步骤2.7，根据步骤2.6的判断，试验人员判断是否回收水下机器人并维护；

步骤3，对垂直面内的前推进器(9)和后推进器(10)进行主动故障诊断：

步骤3.1，控制计算机(4)同时向前推进器(9)和后推进器(10)下达预定推力预定节拍控制指令；

步骤3.2，根据步骤3.1所述预定推力预定节拍控制指令，惯导系统(5)测量解算垂向速度，纵倾角和纵倾角变化率，发送给控制计算机(4)；

步骤3.3，根据步骤3.2所述惯导系统(5)测量解算的垂向速度，纵倾角和纵倾角变化率，控制计算机(4)中的滤波器估计纵倾力矩推力损失，若大于阈值，则转到步骤3.4，否则转到步骤4；

步骤3.4，根据步骤3.3的判断，试验人员回收水下机器人并维护；

步骤4，控制计算机(4)设定垂向推进器无故障情况下，下潜压载(2)的抛离深度；

步骤5，根据下潜压载(2)的抛离深度，水下机器人在下潜压载(2)的作用下，无动力下潜；

步骤6，控制计算机(4)根据所述步骤5中深度计(6)的信息判断是否到达下潜压载(2)的抛离高度，若到达抛离高度，转到步骤9，否则转到步骤7；

步骤7，根据步骤6的判断，控制计算机(4)记录深度计(6)信息，每下潜500m，重复步骤2，进行水平面推进器主动诊断，若未发现故障，转到步骤8，否则认为在水平推进器存在较大故障的情况下，很难完成预定探索任务，同时抛离下潜压载(2)以及上浮压载(3)，上浮到水面进行维护；

步骤8，重复步骤3进行垂直面推进器主动诊断，若未发现故障，转到步骤5，否则，继续判断是否是单个垂向推进器发生故障：

步骤8.1，控制计算机(4)向前推进器(9)下达预定推力预定节拍控制指令；

步骤8.2，根据步骤8.1所述预定推力预定节拍控制指令，惯导系统(5)测量纵倾角和纵倾角变化率，发送给控制计算机(4)；

步骤8.3，根据步骤8.2所述惯导系统(5)测量的纵倾角和纵倾角变化率，控制计算机(4)中的滤波器估计纵倾力矩推力损失，若与步骤2.6中所估计的纵倾力矩推力损失之间偏差小于阈值，则发送前推进器(9)故障标识到母船，转到步骤8.4，否则转到步骤8.5；

步骤8.4，控制计算机(4)修改增加下潜压载(2)的抛离深度；

步骤8.5，在前推进器(9)和后推进器(10)均存在故障情况下，认为抛离压载的减速过程存在较大风险，容易发生坐落海底危险，控制计算机(4)发出指令，水下机器人主体部分(1)抛离上浮压载(3)和下潜压载(2)，试验人员回收水下机器人并维护；

步骤9，水下机器人到达预定下潜压载(2)抛离深度，水下机器人抛掉下潜压载(2)，进入作业面，开始作业任务。