[发明专利]一种电动舵机容错控制方法

说明书

本发明公开了一种电动舵机容错控制方法，该方法实时采集舵反馈，与理论计算的舵偏比较，在线进行舵机故障检测，若舵机工作正常，则按三通道控制指令与4片舵指令的转换关系分配律进行舵指令分解，若舵机出现故障，则按容错控制算法进行舵指令分配，补偿故障舵偏引起的干扰力矩，从而维持潜航器正常航行。

技术领域

本发明涉及电动舵机协同控制领域，具体而言，涉及一种电舵机容错控制方法。

背景技术

电动舵机系统是一个高精度的位置伺服系统，是当代船舶、舰艇、潜艇极为重要的组成部分，是控制系统重要的执行机构。舵机长时间工作在水下复杂环境和高强度条件中，其性能易受到不良影响或难以避免的存在故障及安全隐患，因此需要一种针对电动舵机的容错控制技术。

发明内容

本发明的目的是提出了一种电动舵机容错控制方法，可以大大提高现有无人潜航器舵机伺服系统的有效性，从而最大限度保存潜航器生命力，具有重要的战场应用价值。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种电动舵机容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

Step 1.根据极性定义，控制系统生成的俯仰、偏航、滚转三通道控制指令与“X”型布局的4片舵指令的转换关系为：

其中，δ_x、δ_y、δ_z分别为滚转、偏航和俯仰控制指令；δ₁、δ₂、δ₃、δ₄分别为4片舵机控制指令；

Step 2.采用Moore-Penrose伪逆法，求得舵机控制指令的最小范数解，得到如下分配律公式：

Step 3.实时采集舵反馈，与理论计算的舵偏比较，在线进行舵机故障检测；若舵机工作正常，则所述分配律公式进行舵指令分解；

Step 4.当检测到舵机1舵卡死时，则按如下容错控制算法进行舵指令分配：

Step 5.当检测到舵机1舵、2舵卡死时，则按如下容错控制算法进行舵指令分配：

式中，k₁，k₂为经验系数，满足k₁+k₂＝1。

附图说明

图1为舵偏角正向偏转示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明技术方案进一步说明。

本实施例以“X”型布局的舵为研究对象，控制系统生成俯仰、偏航、滚转三通道控制指令，并按一定的分配关系转换为4片舵机的舵指令，舵面偏转实现潜航器三轴姿态控制。如图1所示，从尾部向前看，4片舵机后缘向上偏转为正，产生正的控制指令。本实施例的电动舵机的容错控制方法，包括以下步骤：

step1.根据极性定义，俯仰、偏航、滚转三通道控制指令与4片舵指令的转换关系为:

其中，δ_x、δ_y、δ_z分别为滚转、偏航和俯仰控制指令，δ₁、δ₂、δ₃、δ₄分别为4片舵机控制指令；