三体船作为一种具有高稳定性高耐波性的成熟船型,近几年来一直是研究的热点。本课题基于一艘实际的安装了T型翼控制装置的三体船参数,研究了海浪干扰条件下三体船纵向运动的故障诊断以及鲁棒容错控制问题,最终实现了纵向运动的稳定控制。首先,建立坐标系并对三体船纵向运动进行水动力分析,结合随机海浪模型以及分析得到的T型翼控制装置对三体船的作用力,最终得到了带有输入约束的海浪干扰条件下三体船纵向运动数学模型。然后,我们提出了含有海浪干扰作为输入的三体船纵向运动的故障诊断问题,并采用设计状态观测器的方法来解决问题。根据H_-/H_?优化指标描述故障诊断系统的鲁棒性与灵敏性,进一步将状态观测器的求解问题转化为性能指标优化问题,最终通过求解线性矩阵不等式(Liner Matrix Inequality,LMI)得到使性能最优的观测器增益矩阵。再通过与所设计的阈值以及残差评价函数进行对比与分析,从而来判断系统之中是否存在故障。接着,针对可能会发生故障的三体船系统进行鲁棒容错控制器设计。建立三体船带参数摄动的传感器故障数学模型,结合李雅普诺夫(Lyapunov)意义下的稳定性要求,给出线性矩阵不等式形式的闭环系统鲁棒稳定性充要条件。这里我们只研究了传感器故障的所有可能情况,采用控制律重构的方法,对鲁棒容错控制器进行在线设计。最后,引入模型预测控制方法(Model Predictive Control),对鲁棒容错控制器进行重新设计。根据滚动约束优化思想将鲁棒容错控制器的设计问题转化为寻找使目标函数最小的可行解问题。最终以线性矩阵不等式的形式给出预测控制算法作用下的闭环系统鲁棒稳定性充要条件,并通过求解线性矩阵不等式对控制器进行在线重构。根据实际的三体船参数对所提出的方法进行仿真验证,结果证明设计的故障诊断观测器既保证了残差信号对干扰信号与模型不确定性具有鲁棒性,同时又保证了残差信号对于故障信号具有灵敏性;在传感器发生故障的情况下,上述两种鲁棒容错控制器的设计方法,对于三体船纵向运动起到了一定的抑制作用,实现了三体船带故障纵向运动稳定航行。仿真结果证明本文所提出方法的可行性与有效性。