船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯控制系統(tǒng)研究.pdf

1、在海浪、海風和海流等環(huán)境的擾動作用的影響下,船舶在航行的過程中會發(fā)生橫搖等各種搖蕩,而船舶的橫搖運動阻尼很小,所以船舶的橫搖運動會對船舶的影響較大,影響船舶作業(yè)的安全性。減搖鰭目前被認為是一種行之有效的主動式船舶減橫搖裝置,但由于船舶鰭-翼鰭減橫搖控制系統(tǒng)是集機、電、液于一體的復雜裝置,當船舶鰭-翼鰭減橫搖控制系統(tǒng)發(fā)生故障或船體受損導致某些自身參數(shù)改變及傳感器失靈時,船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯控制系統(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-翼鰭減橫搖容錯控制系統(tǒng)的主要故障特征,設(shè)計了基于信息融合與協(xié)商的多Agent故障診斷系統(tǒng),構(gòu)建了專家容錯控制系統(tǒng)解決船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯控制中的復雜問題。本文還針對系統(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故障診斷觀測器下的容錯控制律設(shè)計。具體研究內(nèi)容如下:
　　綜述了船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯控制系統(tǒng)的課題背景,對故障診斷以及容錯控制技

3、術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了簡要論述,并介紹了論文的整體結(jié)構(gòu)和研究內(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軟件對幾種主要故障進行了仿真,得到了系統(tǒng)狀態(tài)在故障工況下的響應特性。
　　利用多Agent信息融合模型可有效對信息的變化做出實時、快速反應這一優(yōu)點,將多Agent信息融合技術(shù)和多議題協(xié)商策略運用到船舶鰭-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)計方案,從而提高了故障診斷效率和準確率。同時,為了解決具有多種故障源和故障特征的船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯控制系統(tǒng)問題,利用專家系統(tǒng)的優(yōu)點,建立了知識庫及推理機制,將船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯控制方法與專家系統(tǒng)進行了有機的結(jié)合,并將優(yōu)先級的思想引入到推理機的控制策略中。從而實現(xiàn)不同故障的容錯控制,有效地解決船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯控制中的復雜問題。
　　針對船舶鰭-翼鰭減橫搖容錯控制系統(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故障診斷觀測器下的容錯控制律設(shè)計。利用最優(yōu)解耦原理,設(shè)計了基于未知輸入的魯棒故障診斷觀測器,實現(xiàn)了干擾解耦。針對一類非線性系統(tǒng),設(shè)計了參數(shù)估計的故障診斷觀測器,并驗證了算法的收斂性。針對傳統(tǒng)故障診斷算法對故障估計的不足,利用自適應故障診斷觀測器估計了系統(tǒng)故障信息,在估計的故障信息下,設(shè)計了狀態(tài)反饋的容錯控制器。
　　建立了船舶鰭-翼鰭減橫搖專家容錯控制系統(tǒng)仿真平臺,并針對典型故障