进入21世纪以来，海洋经济总量持续快速增长，海洋装备制造业在海洋经济发展中发挥着巨大的作用。水面无人艇(USV:Unmanned Surface Vehicle)是一种能够自主感知、规划、航行的智能机器人，常用于执行水质监测、海上搜救等任务，因此，无人艇需要具备高效率、高可靠性等特点。无人艇的动力系统是无人艇的“心脏”，动力系统能否可靠运行是保障无人艇安全航行的关键，是保证无人艇长航时的基础。基于效率、节能方面的考虑，采用全电力驱动方式取代传统的柴油驱动方式是目前的研究趋势。本文面向全电力无人艇开展驱动系统设计，对传感器的故障容错方法进行深入研究，并完成大量实验工作。
　　无刷直流电机具有功率密度高、效率高和成本低等优点，适合用作全电力无人艇驱动系统的主推电机。本文采用基于霍尔位置传感器的无刷直流电机，设计基于霍尔信号的二阶泰勒算法估计电机的转速和转子位置，利用估计的信号实现双闭环矢量控制算法。本文依据无人艇驱动系统的设计需求，完成系统的软硬件设计。由于霍尔传感器的安装偏差将导致电机控制性能下降，本文介绍了离线补偿方法，并针对离线补偿方法存在的缺点，设计提出一种自启用的在线补偿方法。为解决霍尔位置传感器的缺相故障问题，本文提出了基于霍尔位置信号的故障检测方法，采取零阶算法(ZOA：zeroth-order algorithm)作为单相故障和两相故障情况下的容错方法，针对三相失效问题设计基于锁相环的滑模观测器容错方法。
　　本文在无人艇实验平台上开展了大量的物理实验，实验结果表明无人艇驱动系统的双闭环矢量控制性能良好，电机运行平稳，转矩波动小。通过对比有无在线补偿方法的电机性能，实验结果表明采用在线补偿方法能够有效的降低安装偏差导致的转子位置估计误差，提升驱动系统的控制性能。霍尔位置传感器缺相故障情况下的实验结果说明采用ZOA和滑模观测器容错方法能够保证电机的正常运行，但控制性能略有下降。