垂直发射井筒是潜艇导弹发射的重要装置,通过嵌入到发射井筒设备内的光电编码器反馈到筒盖系统控制单元实现其开关盖运动控制,垂直发射井筒的传感器故障对潜艇的导弹发射将造成不可估量的灾害,保障筒盖系统的安全运行具有非常重要意义。因此,针对筒盖系统传感器故障工况的容错控制研究,实现筒盖系统故障愈合,降低其对系统故障的敏感性,保障筒盖系统开关盖运行控制的可靠性,具有重要的应用价值。本文依托装备预研教育部联合基金“水下导弹垂直发射筒盖系统智能控制与故障诊断关键技术”支持,针对筒盖系统的故障工况,展开水下垂直发射井筒开关盖装置的传感器容错控制方法研究。首先,对垂直发射井筒开关盖装置进行了设备概述,并针对垂直发射井筒建立了其非线性数学模型。同时考虑垂直发射井筒工作环境的恶劣性,为了克服其外界强时变干扰,保障其运动控制的跟踪精度,满足筒盖系统开关盖装置作业时的性能指标,设计了筒盖系统的鲁棒控制器。基于搭建的筒盖系统的数值模拟仿真模型,对其进行无故障工况运行控制的性能指标分析,并注入传感器常发故障,分析传感器故障对筒盖系统开关盖运行造成的严重损害。然后,为了实现垂直发射井筒开关盖装置的安全运行以及可靠性控制,保障筒盖系统在传感器故障工况运行状态下仍能顺利完成导弹发射的开关盖运行,展开了基于状态观测器的故障估计、故障容错理论研究。利用光电编码器、油压传感器、力传感器对筒盖系统故障进行估计,基于对传感器的故障估计值利用信号重构方法设计了水下垂直发射井筒的传感器容错控制器,实现对筒盖系统传感器故障工况状态下的故障容错控制。验证了故障估计、故障容错算法对于筒盖系统的可行性,对其运行数据进行分析,阐明了容错控制理论对垂直发射井筒的重要应用价值。最后,为了实现对垂直发射井筒开关盖装置的全状态监测,研发了筒盖系统的实时监控平台,实现了对垂直发射井筒各种数字量、模拟量的全信号状态实时监控。详细介绍了构成实时监控平台的下位机实时控制系统、上位机人机交互系统的工作原理以及功能模块。并对本文所提出的控制理论进行了现场实验验证。