面向过驱动UUV推进器容错控制的非线性观测自适应推力分配

作     者：王观道 向先波 李锦江 杨少龙 WANG Guandao;XIANG Xianbo;LI Jinjiang;YANG Shaolong

作者机构：华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074 

出 版 物：《中国舰船研究》 (Chinese Journal of Ship Research)

年 卷 期：2022年第17卷第5期

页      面：175-183页

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52071153 51579111)。 

主　　题：水下无人航行器 过驱动 容错控制 推力分配 非线性观测器 

摘      要：[目的]为了研究水下无人航行器(UUV)动力定位过程中受到外界时变干扰以及推进器故障时的控制方法,提出可实现推进器容错控制的非线性观测自适应推力分配策略。[方法]首先基于幂次滑模方法进行UUV动力定位控制器设计,并采用非线性观测器实现对外界环境干扰的有效估计;然后结合外界扰动估计值以及故障模式下的状态偏差序列构建二次规划问题,对其求解获得各推进器的效率因子,以修正推力分配矩阵,从而实现推进器容错下的自适应推力分配。[结果]仿真结果显示,UUV控制系统能够有效估计外界环境干扰以及各推进器效率因子,即使部分推进器出现故障,UUV仍能降格完成动力定位任务。[结论]研究表明所提出的自适应推力分配策略及滑模控制算法合理,适用于存在外界环境干扰以及推进器故障的复杂工况。