海洋作为一座巨大的宝藏,越来越被人们重视,尤其在最近几十年,资源的衰竭,海洋资源的开发逐渐加强。为了安全地开发海洋资源,有效地利用现有设备,以及对环境保护地考虑,针对海洋开发的高科技设备层出不穷。其中,动力定位船在海洋开发中的作用越来越重要,所采用的动力定位技术不断地更新换代,对安全性和可靠性有了更高的要求。考虑到复杂的海洋环境,以及船舶在作业时可能遭遇到的各种突发事件,人们要求在船舶进行作业时,即使出现故障,也要保障船舶继续完成当前任务,避免重大事故的发生。故障重构控制算法可以有效地提高船舶或者其他海洋设备的安全性以及作业时的可靠性。因此本课题研究具有一定的理论和工程应用价值。本文针对船舶作业过程中的船舶执行器和传感器的故障,进行了深入分析,基于滑膜和自适应控制算法,研究了故障重构控制算法。本文的主要内容如下:首先根据船舶运动学和动力学特征,对船舶运动进行建模,获得了船舶水平面三自由度数学模型。根据船舶水平面三自由度数学模型、传感器和执行器的常用运动模型,采用某船的物理参数,对船舶运动过程进行仿真,验证所建立模型的可用性。然后,针对船舶传感器失效故障,本文采用主动容错控制,利用滑模观测器设计了传感器重构模块,并采用一种新的滑模面,设计出基于滑模的传感器重构模块,对系统中可能出现的非线性环节、建模误差以及外部扰动部分进行处理,最后加以验证其稳定性。其次对于船舶执行器的故障,采用滑模变结构控制方法进行了容错控制设计,并利用自适应控制对系统中的非线性部分以及不确定性环节和模型误差进行控制。由于滑模变结构采用的是积分滑模面,不可避免的会产生不连续部分,本文采用微分控制环节对其进行修正,使得整个控制曲线更加平滑,同时对稳定性进行了分析。最后,将所设计的传感器重构模块和执行器重构模块应用到动力定位船舶中,依据故障模型,设计了基于滑模传感器重构模块的容错控制和自适应滑模执行器重构模块容错控制。并将设计的传感器容错控制模块和执行器容错控制模块整合在一起,共同实现了系统的容错控制,代替以往的分别对故障传感器和故障执行器进行重构容错控制。论文对所设计的系统进行仿真试验,验证了设计的合理性以及有效性。