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
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作者:
作者单位:

(大连海事大学船舶电气工程学院,辽宁大连116026)

作者简介:

郝立颖(1982-), 女, 副教授, 从事船舶鲁棒容错控制等研究;韩金城(1993-), 男, 硕士生, 从事船舶鲁棒容错控制的研究;郭戈(1972-), 男, 教授, 博士生导师, 从事智能交通系统控制等研究.

通讯作者:

E-mail: haoliying_0305@163.com.

中图分类号:

TP13

基金项目:

国家自然科学基金项目(61503055,61573077,U1808205,61602077);大连市高层次人才创新计划项目(2017RQ072,2016RQ049);辽宁省自然科学基金计划项目(2019-KF-03-09).


Robust sliding mode fault-tolerant control for dynamic positioning system of ships with thruster faults
Author:
Affiliation:

(College of Marine Electrical Engineering,Dalian Maritime University,Dalian 116026,China)

Fund Project:

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    摘要:

    由于海洋工作环境具有复杂性和不可预测性,船舶动力定位系统的可靠性一直备受关注.针对带有推进器故障的船舶动力定位系统的鲁棒容错控制问题展开研究.首先,建立更一般且统一的推进器故障模型,该模型能全面描述推进器失效、卡死、中断3种故障情形;然后,设计一种不依赖故障检测模块(FDI)和故障信息上下界的自适应滑模控制器, 其中自适应机制用于在线估计故障信息和未知外部扰动的上界,基于李雅普诺夫稳定性理论和滑模控制理论,所设计的自适应滑模控制器能保证船舶动力定位系统在有推进器故障发生和海洋环境外部有界扰动存在情况下的所有信号一致有界;最后,在一艘过驱动船舶模型上进行仿真,其结果验证了所设计方法的有效性.

    Abstract:

    Due to the complexity and unpredictability of sea environment, the reliability of dynamic positioning systems of ships has been paid much attention. A robust fault-tolerant control problem for the dynamic positioning system of ships with thruster faults is studied. Firstly, a uniform thruster fault model is established to universally describe different thruster fault cases such as loss-of-effectiveness, stuck and outage. Then, without requiring any fault detection and isolation (FDI) mechanism and the upper and lower bounds of the fault information, an adaptive sliding mode controller is designed where the fault information and unknown external disturbances are estimated online through the adaptive mechanism. With the help of the Lyapunov stability theory and sliding mode control theory, the uniformly ultimate boundedness of all signals in the closed-loop dynamic positioning system of ships can be guaranteed by using the proposed control law. Finally, the simulation is carried out through an overactuated ship model and the results demonstrate the effectiveness of the proposed design control method.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

郝立颖,韩金城,郭戈,等.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[J].控制与决策,2020,35(6):1291-1296

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  • 在线发布日期: 2020-05-15
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