[发明专利]一种自主水下航行器舵面主动容错控制方法

摘要

本发明涉及一种自主水下航行器舵面主动容错控制方法，在故障舵面仍具有一定程度可控性的情况下，考虑故障诊断的完备性能够得到保证，即已经掌握故障舵面对各自由度控制输入所造成的影响，基于控制输入方程，研究受影响自由度所对应舵面的控制输入设计。通过调节执行机构的控制输入，从而实现主动容错控制。

主权项

1.一种自主水下航行器舵面主动容错控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：判断舵面是否发生故障并且判断故障是否造成其它运动自由度上的模型控制输入发生改变；步骤2：若故障没有造成其它运动自由度上的模型控制输入发生改变，通过故障调节对发生故障的舵面设计容错控制输入：式中，为加性故障描述因子，运动控制系统为舵面i提供的期望输入；若故障造成其它运动自由度上的模型控制输入发生改变，需将故障影响进行相应的转换之后再进行容错控制设计；步骤3：计算俯仰力矩因数对横舵角δ_e的位置导数与偏航力矩因数对垂舵角δ_r的位置导数为：式中，与分别为横舵和垂舵到浮心的距离与回转体自主水下航行器总长度L之比；步骤4：由故障产生的附加故障推力绕相应载体坐标轴转动将产生故障力矩，可近似获得：其中，分别为故障产生的Y方向与Z方向的附加故障推力；步骤5：进行容错控制，进行容错补偿，分别计算推力T、横舵角δ_e、垂舵角δ_r、差动舵角δ_d以及垂舵、差动舵和形变横舵在横滚运动中产生的合力矩K：式中：为期望横舵角；为期望垂舵角；为期望差动舵角；T^*为期望推力；ρ为水的密度；为舵的转速；S为舵的面积；步骤6：根据步骤5设计的控制输入，即可实现舵面容错控制。