[发明专利]一种T-S模糊UMV的滑模容错控制方法

说明书

本发明提供一种T‑S模糊UMV的滑模容错控制方法，包括：S1、基于T‑S模糊模型方法，建立T‑S模糊UMV时变时延系统模型；S2、基于上述的T‑S模糊UMV时变时延系统模型，设计滑模面；S3、基于步骤S2设计的滑模面，设计自适应切换滑模容错控制器。本发明的技术方案可以在推进器发生故障以及UMV存在状态时变时延的情况下，实现UMV的动力定位，且不需要故障检测与诊断模块，避免了可能出现的推进器故障信息延迟或漏报现象。解决了现有技术中针对推进器故障和UMV存在状态时变时延的情况考虑单一的问题。

技术领域

本发明涉及无人运载器容错控制技术领域，具体而言，尤其涉及一种T-S模糊UMV的滑模容错控制方法。

背景技术

随着海洋开发的不断发展，在复杂的海洋环境下，对UMV进行更加精确的动力定位控制，具有非常重要的意义。控制技术是动力定位的核心，其中滑模容错控制具有鲁棒性能好的特点，对于提高动力定位性能有着非比寻常的价值。相关的现有技术公开如下：

文献《Network-Based T–S Fuzzy Dynamic Positioning Controller Designfor Unmanned Marine Vehicles》提出了网络环境下UMV的T-S模糊动力定位控制器设计方法。基于T-S模糊模型，建立了T-S模糊UMV模型；并考虑到T-S模糊动力定位系统的标准化隶属度函数与控制器的标准化隶属度函数之间的异步差异，给出了系统的稳定性与镇定准则。文献《带有推进器故障的船舶动力定位系统的鲁棒滑模容错控制》结合滑模技术与容错控制方法，研究了带有推进器故障的船舶动力定位系统的控制问题，保证了在有推进器故障发生和海洋扰动存在的情况下信号的一致有界性。文献《Network-Based FaultDetection Filter and Controller Coordinated Design for Unmanned SurfaceVehicles in Network Environments》研究了在执行器故障、采样器到控制站和控制站到执行器通信网络信道中网络诱导时延和丢包情况下，水面无人艇的基于观测器的故障检测滤波器和控制器协调设计问题。文献《Fault tolerant control of UMV based onsliding mode output feedback》针对发生各种推进器故障的UMV，采用H_∞技术、滑模控制、容错方法与输出反馈相结合的策略，提出了一种鲁棒滑模容错输出反馈控制方案，从而减小了偏航角速度误差与偏航角振荡幅值。

然而，在实际的海洋环境中，UMV通过网络与远程陆地控制台相连接。由于海洋严重的通讯限制，不可避免地会发生状态时变时延现象。另外，推进器也可能会发生各种故障，比如部分失效、中断和时变卡死。现有的技术和方法，考虑问题单一，不能在UMV存在状态时变时延和推进器故障的情况下，实现控制目标。另外，如果采用故障检测与诊断模块来实现容错控制，可能会出现延迟或漏报的风险。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种T-S模糊UMV的滑模容错控制方法，能够补偿各种可能发生的推进器故障和鲁棒状态时变时延。

本发明采用的技术手段如下：

一种T-S模糊UMV的滑模容错控制方法，包括如下步骤：

S1、基于T-S模糊模型方法，建立T-S模糊UMV时变时延系统模型；

S2、基于上述的T-S模糊UMV时变时延系统模型，设计滑模面；

S3、基于步骤S2设计的滑模面，设计自适应切换滑模容错控制器。

进一步地，所述步骤S1具体为：

S11、建立UMV的非线性系统模型，其表达式为：