[发明专利]一种针对全回转推进器故障的动力定位船容错控制方法

权利要求书

1.一种针对全回转推进器故障的动力定位船容错控制方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤一：根据推进器推力分配基本原理，构造全回转推进器故障描述模型；

所述全回转推进器故障包括失效、卡死以及中断三种，引入三个系数矩阵δ、χ、θ_s组合描述三种推进器故障：

τ(t)＝G(δ(t)θ(t)+χ(t)θ_s(t))

其中，G∈R^3×14为配置矩阵，δ(t)＝diag{δ_i}∈R^14×14,δ_i∈[0,1]表示故障执行器失效效率，θ(t)∈R¹⁴为7个推进器分别在横向和纵向上的推进力信号，χ(t)＝diag{χ_i}∈R^14×14，χ_i＝0或1代表故障类型，θ_s(t)∈R¹⁴代表卡死故障时产生的未知有界时变推力，上界为

步骤二：基于动力定位船水面三自由度模型设计非线性扰动观测器；

利用基于扰动观测器的时变干扰前馈补偿，利用辅助变量设计出实现的非线性扰动观测器：

其中，为时变干扰的估计值，K₀为设计的正定参数，M为DP船运动的惯性矩阵，v为DP船运动的三自由度速度；

步骤三：构造典型故障下的非线性容错控制器，并加入扰动补偿；

外环位置误差：S₁＝η-η_d，构造如下Lyapunov函数：利用反步法设计虚拟控制律

内环滑模面：S₂＝v-v_d，采用指数趋近律，令设计滑模控制律为其中，u为θ(t)在纵向和横向下的合力，满足u＝Gθ(t)；

结合推进器故障模型以及扰动观测器，得到最终控制器：