基于spsb测试平台的船舶推进系统故障诊断与容错控制研究

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1、TP277公开分类号：____________密级：______________ＵＤＣ：____________单位代码：______________11646硕士专业学位论文论文题目：基于SPSB测试平台的船舶推进系统故障诊断与容错控制研究学号：_________________________1211084016姓名：_________________________陈郭专业硕士专业学位类别：________________________船舶与海洋工程专业学位领域：________________________海运学

2、院学院：_________________________张刚高级工程师指导教师：_________________________合作教师：_________________________李宏伟论文提交日期：2015年6月25日AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheMaster’sDegreeBasedonSPSBtestPlatformofShipPropulsionSystemFaultDiagnosisandFault-tolerantControlResearchCand

3、idate：ChenGuoSupervisors：SeniorEngineerZhangGangFacultyofMaritimeandTransportationNingboUniversityNingbo315211，ZhejiangP.R.CHINADateJune25,2015独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得宁波大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我

4、一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。签名：___________日期：____________关于论文使用授权的声明本人完全了解宁波大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________基于SPSB测试平台的船舶推

5、进系统故障诊断与容错控制研究摘要随着船舶自动化程度和复杂性提高，船舶推进系统检测/执行单元故障率相应增大。目前，SPSB（ShipPropulsionSystemBenchmarks：船舶推进系统基准）作为船舶推进系统故障诊断与容错控制研究的开放性仿真测试平台，一系列基于SPSB的研究成果已应用于实际工程系统，并推广到了其它控制领域。本文基于SPSB测试平台，结合线性/非线性多性能指标约束故障诊断观测器设计方法，利用LMI、T-S模糊模型和滑模控制等方法对PS（PropulsionSystem：船舶推进系统）的故障诊断与容错

6、控制展开研究。首先，通过基于SPSB测试平台船舶推进系统子模块数学模型（如：调距桨控制系统，船速控制系统，柴油机转速控制系统等），推导了船舶推进系统整体非线性数学模型，分析总结了船舶推进系统典型的传感器/执行器故障模型，并给出了相应的数学解析式。其次，针对可调螺距桨液压系统泄漏故障，给出了LTI系统同时具备极点指标、协方差指标、鲁棒性指标和故障灵敏度指标约束下的故障诊断观测器设计方法，利用LMI方法，分析了灵敏度指标跟其他指标的相容性问题，给出了多指标约束故障诊断观测器的设计步骤，有效提升了故障估计的快速性和准确性。再次，建

7、立了船舶推进系统的T-S模糊模型，结合满意控制理论，通过模糊化与反模糊化将船舶推进系统分成多个局部子系统，给出了各局部子系统在执行器恒偏差故障下，满足极点指标，鲁棒性指标和灵敏度指标约束的故障诊断观测器设计方法。利用Simulink工具箱建立了仿真模型，验证了复杂非线性系统多性能指标约束下故障诊断观测器的正确性与有效性。最后，研究了滑模控制方法在可距桨控制系统故障诊断与容错控制中的应用。设计了一组滑模观测器，对每个传感器故障进行检测与隔离，通过构建增广系统模型，将传感器故障转变为“执行器”故障进行处理，利用等效输出误差对故障

8、传感器进行故障重构与估计。仿真表明，设计的滑模观测器组能够准确判断传感器故障通道，并估计故障的幅值。关键词：SPSB;故障诊断;容错控制;观测器;多指标相容IBasedonSPSBtestPlatformofShipPropulsionSystemFaultDiagnosisandFaul