[发明专利]X舵水下航行器的多层级容错控制系统

说明书

本发明涉及水下航行器技术领域，具体涉及X舵水下航行器的多层级容错控制系统，包括：驱动执行部分，用于驱动X舵水下航行器航行和上浮；航行控制部分，用于控制驱动执行部分驱动X舵水下航行器航行；容错控制部分，用于根据X舵水下航行器的实际航行信息，判定当前X舵水下航行器的故障类型，并根据故障类型生成分级控制指令发送至航行控制部分或驱动执行部分，从而改变驱动X舵水下航行器的当前航行状态或轨迹。本发明具备多源故障诊断和多层级容错控制能力，可解决X舵水下航行器容错控制手段单一、应对故障能力有限的技术问题。

技术领域

本发明涉及水下航行器技术领域，具体涉及X舵水下航行器的多层级容错控制系统。

背景技术

近几十年来，水下航行器作为海洋工程装备中的一支生力军，在海洋防务及经济等方面发挥了重要作用，其应用范围从初期实验室研究逐步扩展到了商业、民用和军事等诸多领域，并承担了越来越重要的任务，包括但不限于：水下探测、采样、海事搜救、海底地形测绘、水下预警、主动攻击等。随着科技的进步及海洋开发进程的飞速发展，人类对海洋的探索热情日趋升温，早已不局限于近、浅海等相对安全区域，而是进一步瞄准了“深远海”。尽管国内外对水下航行器的研究及应用已经日趋成熟，取得了显著成果，但在面向特殊工况及复杂任务时，现有水下航行器仍表现出严重的局限性，因此迫切需要开展多维度的智能升级。

在现有水下航行器的诸多技术瓶颈中，安全性问题是较为突出的一个。尤其是在深远海应用时，受复杂、未知的深远海环境影响，水下航行器可能面临非常严重的航行风险。相比于传统的十字舵型水下航行器，X舵水下航行器的操纵性和容错能力更加优良。但是，在目前的水下航行器研究中，容错控制手段比较单一，应对故障能力有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，克服现有的技术的不足，提供X舵水下航行器的多层级容错控制系统，其具备多源故障诊断和多层级容错控制能力，可解决X舵水下航行器容错控制手段单一、应对故障能力有限的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明所述的X舵水下航行器的多层级容错控制系统，包括：

驱动执行部分，用于驱动X舵水下航行器航行和上浮；

航行控制部分，用于控制驱动执行部分驱动X舵水下航行器航行；

容错控制部分，用于根据X舵水下航行器的实际航行信息，判定当前X舵水下航行器的故障类型，并根据故障类型生成分级控制指令发送至航行控制部分或驱动执行部分，从而改变驱动X舵水下航行器的当前航行状态或轨迹。

进一步地，所述分级控制指令，包括：抛载上浮指令和容错指令；

所述驱动执行部分，包括：

抛载装置，用于释放压载，实现X舵水下航行器上浮回收；

所述容错控制部分，包括：

故障诊断器，用于根据X舵水下航行器的实际航行信息，判断X舵水下航行器当前是否有故障，确定X舵水下航行器当前处于故障状态后，判定当前X舵水下航行器的故障类型；所述故障类型包括：致命故障和非致命故障；

容错控制器，用于当故障诊断器判定当前X舵水下航行器的故障类型为致命故障时，生成抛载上浮指令发送至抛载装置；

以及，当故障诊断器判定当前X舵水下航行器的故障类型为非致命故障时，生成容错指令发送至航行控制部分；

所述抛载装置接收抛载上浮指令后，驱动X舵水下航行器放弃当前航行轨迹进行上浮回收；

所述航行控制部分接收容错指令后，驱动X舵水下航行器改变当前航行状态。

更进一步地，所述容错控制器，还用于根据当前X舵水下航行器的实际航行信息，判断X舵水下航行器当前是否超出预设安全航行阈值。