[发明专利]一种波浪滑翔器故障监测与鲁棒控制方法

权利要求书

1.一种波浪滑翔器故障监测与鲁棒控制方法，其特征在于：包含如下步骤：

步骤(1)：波浪滑翔器主控计算机在每个控制节拍读取一次各设备发送来的数据，并将单个控制节拍用于波浪滑翔器的鲁棒控制，将n个控制节拍的数据存储下来用于波浪滑翔器故障监测；

步骤(2)：主控计算机对n个控制节拍的数据进行分析，根据波浪滑翔器设备故障监测方法，判别各设备是否发生故障；

步骤(3)：主控计算机根据系缆状态监测方法对各设备的工作状态与n个控制节拍读取到的纵倾姿态传感器数据进行综合分析，判断波浪滑翔器系缆是否发生断裂；

步骤(4)：主控计算机针对波浪滑翔器的故障情况，根据鲁棒控制方法，对波浪滑翔器进行运动控制；

步骤(5)：利用无线电模块，将波浪滑翔器运行状态信息按通信协议反馈至母船，并返回步骤(1)进入下一设备故障检测周期；

所述的步骤(2)中的波浪滑翔器设备故障监测方法：

步骤(2.1)：计算n个控制节拍内主控计算机有效读取数据频率：

根据数据野值判别方法，记n个控制节拍内主控计算机读取到的野值数据个数为m_o，则野值频率为：

计算n个控制节拍内主控计算机读取到的数据均值：

步骤(2.2)：当满足条件一至条件四共四个条件中的任意一个时，即认为第i个设备故障：

条件一：p_e小于控制系统可以接受的最小读取数据频率p_emin，即：

p_e＜p_emin；

条件二：p_o大于控制系统可以接受的最大野值频率p_omax，即：

p_o＞p_omax；

条件三：小于第i个设备反馈数据的理论最小阈值P_min或大于第i个设备反馈数据的理论最大阈值P_max，即下式不成立：

条件四：在n个控制节拍内主控计算机读取到的n个控制节拍的数据中的第i个设备数据有效，但持续不变，即：

所述的数据野值判别方法：

从第一个设备数据开始，计算第i个设备数据和第i-1个设备数据的关于控制节拍的变化率k：

上式中，Δt为主控计算机的控制节拍；

若kP_max，则第i个设备数据为野值数据，然后忽略第i个设备数据，对与第i+1个设备数据进行数据野值判别；

所述的步骤(4)中的鲁棒控制方法：

当波浪滑翔器潜体艏向传感器工作正常时，输入的S面控制率f：

上式中，Δψ_G＝ψ_d-ψ_G，ψ_d为期望潜体艏向角，ψ_G为实际潜体艏向角，Δu为S面偏移，K为最大舵角；

当波浪滑翔器潜体艏向传感器出现故障，浮体艏向传感器工作正常时，输入的S面控制率f：

上式中，Δψ_F＝ψ_d-ψ_F，ψ_F为实际浮体艏向角，e₁为第一艏向角偏差阈值，e₂为第二艏向角偏差阈值；

当波浪滑翔器的浮体艏向传感器和潜体艏向传感器均出现故障，或主控计算机监测到GPS定位模块发生故障时，波浪滑翔器主控计算机控制舵机打至最大舵角，使波浪滑翔器保持在原位做回转运动。

2.根据权利要求1所述的一种波浪滑翔器故障监测与鲁棒控制方法，其特征在于：所述的步骤(1)具体为：

主控计算机在n个控制节拍内读取n次各设备发送来的数据，将n个控制节拍的数据中的第i个设备数据记为P_i,i＝1,2......m,m≤n。

3.根据权利要求1所述的一种波浪滑翔器故障监测与鲁棒控制方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的系缆状态监测方法：

上式中，|Δθ|是波浪滑翔器的纵倾角变化幅度，|Δθ|_max是由实验确定的波浪滑翔器的纵倾角变化幅度最大值。