船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯(cuò)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、在海浪、海風(fēng)和海流等環(huán)境的擾動(dòng)作用的影響下,船舶在航行的過(guò)程中會(huì)發(fā)生橫搖等各種搖蕩,而船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)阻尼很小,所以船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)船舶的影響較大,影響船舶作業(yè)的安全性。減搖鰭目前被認(rèn)為是一種行之有效的主動(dòng)式船舶減橫搖裝置,但由于船舶鰭-翼鰭減橫搖控制系統(tǒng)是集機(jī)、電、液于一體的復(fù)雜裝置,當(dāng)船舶鰭-翼鰭減橫搖控制系統(tǒng)發(fā)生故障或船體受損導(dǎo)致某些自身參數(shù)改變及傳感器失靈時(shí),船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯(cuò)控制系統(tǒng)可以基本維持系統(tǒng)的減橫搖性能,保證船舶的

2、運(yùn)行安全,并盡可能滿足船舶的航行性能和操縱性的基本要求。為此,本文分析了船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯(cuò)控制系統(tǒng)的主要故障特征,設(shè)計(jì)了基于信息融合與協(xié)商的多Agent故障診斷系統(tǒng),構(gòu)建了專家容錯(cuò)控制系統(tǒng)解決船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯(cuò)控制中的復(fù)雜問題。本文還針對(duì)系統(tǒng)模型的不確定性,提出了基于模型的故障診斷算法及在自適應(yīng)故障診斷觀測(cè)器下的容錯(cuò)控制律設(shè)計(jì)。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　綜述了船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯(cuò)控制系統(tǒng)的課題背景,對(duì)故障診斷以及容錯(cuò)控制技

3、術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)要論述,并介紹了論文的整體結(jié)構(gòu)和研究?jī)?nèi)容。
　　建立了船舶鰭-翼鰭減橫搖控制系統(tǒng)主要故障工況模型,并分析了船舶鰭-翼鰭減橫搖控制系統(tǒng)的故障表征形式及其故障特征,利用AMESim軟件對(duì)幾種主要故障進(jìn)行了仿真,得到了系統(tǒng)狀態(tài)在故障工況下的響應(yīng)特性。
　　利用多Agent信息融合模型可有效對(duì)信息的變化做出實(shí)時(shí)、快速反應(yīng)這一優(yōu)點(diǎn),將多Agent信息融合技術(shù)和多議題協(xié)商策略運(yùn)用到船舶鰭-翼鰭減橫搖控制系統(tǒng)的故障診

4、斷中,提出了故障診斷系統(tǒng)多Agent設(shè)計(jì)方案,從而提高了故障診斷效率和準(zhǔn)確率。同時(shí),為了解決具有多種故障源和故障特征的船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯(cuò)控制系統(tǒng)問題,利用專家系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),建立了知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)制,將船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯(cuò)控制方法與專家系統(tǒng)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合,并將優(yōu)先級(jí)的思想引入到推理機(jī)的控制策略中。從而實(shí)現(xiàn)不同故障的容錯(cuò)控制,有效地解決船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯(cuò)控制中的復(fù)雜問題。
　　針對(duì)船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯(cuò)控制系統(tǒng)模型的不確定性及

5、非線性特性,提出了基于模型的故障診斷算法以及在自適應(yīng)故障診斷觀測(cè)器下的容錯(cuò)控制律設(shè)計(jì)。利用最優(yōu)解耦原理,設(shè)計(jì)了基于未知輸入的魯棒故障診斷觀測(cè)器,實(shí)現(xiàn)了干擾解耦。針對(duì)一類非線性系統(tǒng),設(shè)計(jì)了參數(shù)估計(jì)的故障診斷觀測(cè)器,并驗(yàn)證了算法的收斂性。針對(duì)傳統(tǒng)故障診斷算法對(duì)故障估計(jì)的不足,利用自適應(yīng)故障診斷觀測(cè)器估計(jì)了系統(tǒng)故障信息,在估計(jì)的故障信息下,設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋的容錯(cuò)控制器。
　　建立了船舶鰭-翼鰭減橫搖專家容錯(cuò)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái),并針對(duì)典型故障