潜水器由于其工作时间长、作业范围大的特性而日益成为人类进行海洋探索和海洋资源开发的重要工具,在科研、商业及军事等领域得到了广泛应用。然而,由于海洋复杂工作环境的影响,自从人类应用各类潜水器进行海洋探测开发以来,已经出现过多次潜水器丢失事故,如日本JAMSTEC(Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology)万米ROV(Remotely Operated Vehicle)、英国南安普敦大学Autosub2 AUV(Autonomous Underwater Vehicle)以及最近失事的美国伍兹霍尔海洋研究所Nereus万米ROV。作为在这一领域的新兴国家,我国也已经历不止一次的潜水器丢失或损坏事故。这些事故除了造成巨大的经济损失外,对海洋科学技术的发展也有重大打击,潜水器的生存性问题显得尤为突出。深海FROV(Fiber Remotely Operated Vehicle)是上海交通大学水下工程研究所研制的新型全海深无人遥控潜水器,其研发过程中突破了大深度无人潜水器多项关键技术,将使我国具备研制全海深观测取样型ROV的能力。深海FROV采用双体结构,以电池为动力,可工作于ROV或AUV模式,通过光纤与水面进行实时通信。极限工作深度及双工作模式都给深海FROV的生存性提出了更高的要求。综合以上对潜水器生存性技术研究的内外部需求,本文以深海FROV为对象,围绕以提高生存性为目的的深海FROV系统设计和实现展开,主要完成了以下几方面的工作:(1)研究了潜水器的生存性,引入了生存性的定量评估方法和详细评估模型。通过分析生存性评估模型中各概率评价指标的关系,阐述了深海FROV自修复控制系统的概念和主要研究内容。为便于自修复控制系统的研究,建立了深海FROV系统的模型,并应用前述生存性评价方法得到了相应的评价指标。(2)基于当前的深海FROV系统,进行了自修复控制系统的研究,研究重点放在其两个基本环节,即故障检诊系统和自修复策略研究上。·在故障检诊方面,研究了基于层次模型定量推理机制的通用诊断理论,相比传统方法具有更高的检诊效率,同时可进行不同检诊方法的综合设计,检诊范围覆盖整个控制系统。·在自修复策略方面,基于故障检诊系统的信息,为各子系统设计了配套的自修复策略。(3)根据深海FROV的生存性评估结果,结合自修复控制系统的研究,对深海FROV系统进行优化升级,完成系统余度增加和某些硬件余度的省略,并通过生存性评估证明优化升级的效果。(4)最后,通过实验验证了本文所提出的理论和设计的有效性。通过本文的工作,初步实现了深海FROV自修复控制系统的设计和应用,并建立了相应的评估方法,为自修复控制系统在潜水器领域的应用奠定了基础,为进一步的研究工作积累了经验,为潜水器系统的智能化提供了参考。