面向水下车辆的自适应容错控制：处理推进器故障
机器人学
2025-04-23 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文提出了一种针对自动水下车辆（AUV）轨迹跟踪的容错控制方法，以应对推进器故障。我们将 AUV 推进器故障建模为水下任务期间的离散切换事件，发展出一种软切换方法，以便在不同故障情景之间切换控制策略。我们数学地定义了 AUV 推进器故障情景，并开发了通过贝叶斯方法捕获故障情景的容错控制。特别地，当 AUV 故障类型从一种切换到另一种时，所developed的控制通过贝叶斯方法捕获故障状态并维持控制，采用线性二次跟踪控制器。通过贝叶斯方法捕获的故障状态，我们将各个故障情景的控制输出加权求和，其中权重由贝叶斯后验概率决定。所developed的容错控制以自适应方式工作，保证在故障情景之间实现软切换，且无需针对不同故障类型的复杂故障检测。所涉及的软切换确保了在故障类型变化时保持稳定的 AUV 轨迹跟踪，而硬切换控制策略则会导致控制下降。我们进行了多样化的 AUV 推进器故障情景的数值仿真。结果表明，所提出的控制能够在推进器故障之间提供平滑的过渡，并有效维持推进器故障和故障切换情况下的 AUV 轨迹跟踪控制。
引用
@article{arxiv.2504.16037,
title = {Adaptive Fault-tolerant Control of Underwater Vehicles with Thruster Failures},
author = {Haolin Liu and Shiliang Zhang and Shangbin Jiao and Xiaohui Zhang and Xuehui Ma and Yan Yan and Wenchuan Cui and Youmin Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16037},
year = {2025}
}