基于LMI的ROV执行器故障艏向容错控制

作者：唐军; 谢彬; 陈善颖; 钱明炎

来源：国外电子测量技术, 2023, 42(12): 39-48.

DOI：10.19652/j.cnki.femt.2305276

• 无人潜水器
• 故障补偿修复
• 线性矩阵不等式
• 模型线性化
• 自适应故障估计器

针对无人潜水器(remotely operated vehicle, ROV)的执行器故障问题，提出了一种基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)的鲁棒控制补偿修复方法。首先，建立了ROV 4自由度动力学模型，并对艏向模型进行线性化；利用自适应故障估计器对执行器故障大小进行估计，并对控制量进行实时补偿；基于反步法和鲁棒控制技术对其进行控制策略设计；最后，采用Lyapunov相关理论验证了控制系统的稳定性。仿真结果表明，当执行器控制输入效率损失30%时，经过补偿修复后超调量下降13.98%,稳定时间减少50%;当控制输入效率损失40%时，修复后的超调量下降6.65%,稳定时间减少22.86%;实验结果表明，控制方法可在发生故障后40 s内恢复稳定状态，偏航角稳态误差约为±2°。因此，所提出的故障补偿修复策略能够降低对艏向控制的影响程度，保障ROV的稳定控制，并为水下机器人容错控制提供了一种新思路。

• 单位
  机电工程学院; 江西理工大学