广义环境下uuv故障诊断与应急决策方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文广义环境下UUV故障诊断与应急决策方法研究博士研究生：李本银指导教师：严浙平教授学科、专业：控制理论与控制工程哈尔滨工程大学2016年5月万方数据分类号：密级：UDC：编号：工学博士学位论文广义环境下UUV故障诊断与应急决策方法研究博士研究生：李本银指导教师：严浙平教授学位级别：工学博士学科、专业：控制理论与控制工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2016年4月论文答辩日期：2016年5月学位授予单位：哈尔滨工程大学万方数据万方数据ClassifiedIn

2、dex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofD.EngFaultDiagnosisandEmergencyDecisionofUUVunderGeneralizedEnvironmentCandidate:LiBenyinSupervisor:Prof.YanZhepingAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:ControlTheoryandControlEngineeringDateofSubmiss

3、ion:April2016DateofOralExamination:May2016University:HarbinEngineeringUniversity万方数据万方数据哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本

4、声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密

5、后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日万方数据广义环境下UUV故障诊断与应急决策方法研究摘要随着人工智能、材料和能源等领域的飞速发展，水下无人航行器(UnmannedUnderwaterVehicle,UUV)的使命能力在不断提升，同时使命也呈现更远程、更危险、更复杂和更少人为干预的特点，对UUV智能水平的要求更是逐步提高。故障诊断与应急决策是UUV智能水平的重要体现，是UUV

6、广义环境下无人现场自主行为能力与生存力的重要支撑。本论文针对UUV故障发生时的应急决策行为受自然性的海洋环境、社会性的战场态势环境、个体性的内部状态环境等广义环境约束的特点，以解决工程实际中的关键问题为目的，系统的研究了传感器和执行器故障诊断问题、广义环境态势估计问题和应急决策问题。全文主要研究成果如下：构建了面向广义环境的UUV故障诊断与应急决策多智能体体系结构。针对广义环境下UUV使命任务无人现场的特性，设计了UUV的使命任务流程。结合UUV故障事件并发与UUV复杂性、层次性和知识的分布性，设计了

7、UUV故障诊断与应急决策系统的分层多智能体体系结构。研究提出了UUV执行器和传感器故障诊断方法。针对UUV模型的非线性和不确定性，提出了基于非线性滑模观测器的UUV执行器故障检测方法；针对UUV低速航行时航向和航速容易受干扰造成故障误报的特点，提出了基于当前航速的自适应阈值选择方法；针对UUV传感器数据随机性强，不易建模的特点，提出了基于群体历史经验粒子群（GHEPSO）优化的GM（2,1）传感器故障检测方法。研究提出了基于贝叶斯网络模型的UUV广义环境态势估计方法。针对UUV面临广义环境的多样性和复

8、杂性，提出了基于贝叶斯网络的广义环境使命态势威胁度评估方法；分析描述了UUV广义环境任务态势的多源事件属性，建立了UUV任务态势的评估模型；根据贝叶斯网络适于多源数据融合的特征，提出了基于贝叶斯网络的UUV广义环境任务态势多源事件推理方法和灵敏度分析方法。研究提出了广义环境下基于影响图模型的应急决策方法。针对UUV故障发生时应急决策所面临的决策环境的复杂性和不确定性，故障发生时不仅需要保证控制稳定还需应急决策响应的的特点，提出了一种基于影响图与效用理论的