船舶电力推进系统将船舶操纵推进用电和其他用电负载一体化,具有降低动力装置重量和体积、提高系统供电可靠性以及便于能量综合利用与统一管理等特点,已经成为未来智能船舶的主要发展方向。多发电机组、多种用电负载和智能变电设备的投入使用改变了船舶电力推进系统的拓扑结构和操作特性,也对其解析容错控制设计提出了严峻挑战。因此,综合考虑系统故障行为特性和容错控制体系结构,进行船舶电力推进系统智能容错控制技术研究具有十分重要的意义。本文针对船舶电力推进系统智能容错控制技术的几个关键问题展开了研究:首先,开展了船舶电力推进系统的容错控制体系结构与数学建模研究。明确了本文的研究对象,介绍了船舶中压直流电力推进系统的基本结构和功能特性。考虑电力推进系统容错控制的多层结构与集成设计,提出了一种船舶中压直流电力推进系统递阶、分层智能容错控制体系结构框架,将系统状态监控、健康评估、故障诊断以及容错控制策略的内在联系进行了统一描述。为了对船舶电力推进系统容错控制研究提供必要的理论框架和模型基础,建立了发电子系统、推进子系统、区域负载集合以及配电子系统的数学模型,重点针对推进子系统中的六相永磁同步电机和螺旋桨负载特性进行了描述。其次,针对船舶电力推进系统的典型故障模式与影响分析进行了智能评估研究。综合考虑专家评估的可信度、模糊信息的不确定性以及故障模式与故障原因的内在关联性,提出了一种基于模糊逻辑与决策试验评估实验室(Decision-making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)理论的故障模式影响智能评估方法,利用信息熵与定性分析相结合的综合权重分配机制确定了专家意见可信度权重,引入了模糊语言术语集和模糊数得到各风险因子的模糊评价及相对模糊权重,设计了基准调整搜索算法确定模糊风险优先数的α-割集,采用质心解模糊思想和α-割集理论对模糊风险优先数进行了清晰化处理。将模糊风险优先数的解模糊值作为DEMATEL算法的输入变量,计算了各故障模式的原因度和风险优先级排序。以推进子系统的典型故障模式为例,验证了所提的智能评估方法的有效性,为后续的容错控制策略设计提供了理论依据。然后,针对船舶电力推进系统六相永磁同步电机的绕组缺相故障智能容错控制展开了研究。建立了含参数摄动和负载扰动的六相永磁同步电机缺相故障容错系统数学描述,结合故障检测机制,提出了一种基于中线补偿的零序电流参考值在线决策系统,无需根据不同相绕组开路情形和中性点连接方式重新推导降维解耦的数学模型,建立了矢量解耦的转速/电流容错控制结构框架。为了解决六相永磁同步电机绕组缺相引起的转速跟踪和转矩脉动问题,基于设计的矢量解耦容错控制结构,提出了一种自适应反步滑模鲁棒容错控制策略,利用自适应估计技术和鲁棒控制能量耗散不等式分别在线补偿了反步滑模系统的内部参数摄动和外部负载扰动,实现了六相永磁同步电机系统缺相故障运行的转速跟踪、扰动抑制和容错最优化。考虑到参数摄动自适应律设计中存在增益参数整定困难和抗扰鲁棒性能较差等问题,进一步提出了一种递归小波模糊神经网络智能观测器设计算法,将其应用于反步滑模鲁棒容错系统不确定参数摄动的在线估计过程,保证了基于智能观测器的六相永磁同步电机反步滑模鲁棒容错控制系统的渐进稳定性。通过缺相故障模拟和数字仿真试验结果,验证了所提的两种容错控制策略的有效性。最后,开展了船舶电力推进系统的舵/桨输出作用力协调容错控制研究。探讨了船舶航速与航向的耦合关系,以及螺旋桨对航向控制和舵对航速控制的影响,建立了含海浪环境干扰和模型参数估算误差(合称为复合扰动)的船舶航速/航向操纵系统数学描述。针对船舶电力推进系统双舵双桨控制力的部分失效情形,设计了非线性观测器在线补偿不确定性复合扰动,基于失效系数计算和复合扰动观测器,提出了一种自适应滑模协调容错控制策略,结合有效性系数矩阵修正了故障执行器的优先作用等级,设计了具有故障惩罚作用的伪逆优化分配策略。针对船舶电力推进系统双舵双桨输出控制力的部分失效、中断、偏移和卡死等故障模式,给出了含执行器多重故障和复合扰动的船舶航速/航向控制系统数学描述,设计了自适应更新律在线估计执行器失效因子、卡死故障因子、卡死故障的上下界以及复合扰动的上下界,结合故障参数估计值和复合扰动参数估计值,提出了一种控制律重构与控制分配集成设计的自适应反步协调容错控制策略,实现了航速/航向跟踪、复合扰动抑制和执行器能耗最小化。构建了船舶电力推进舵/桨协调容错系统数字仿真测试平台,分别验证了所提的两种容错控制策略的可行性。本文的研究成果具有重要的理论意义和应用前景,可以为船舶电力推进系统智能容错控制的工程化应用提供技术基础和经验积累,实现船舶电力推进系统的可靠运行与健康管理。此外,其研究成果也适用于其他对象,有助于其他工程领域在相关技术层面上的借鉴推广。