[发明专利]可重构机械臂传感器故障实时诊断和容错系统及其方法

摘要

可重构机械臂传感器故障实时诊断和容错系统及其方法涉及智能机械与机器人控制技术领域，该系统包括分散主控模块、故障检测模块、信号重构模块、主动切换装置、执行器及传感器信号采集子系统；其中，分散主控模块提供系统正常运行时控制规律；故障检测模块通过分散滑模观测器采集传感器故障信号，并判断何种传感器何时发生故障；信号重构模块通过非故障传感器信号重构故障传感器信号；主动切换装置关闭故障传感器反馈通道，将重构信号反馈分散主控模块，实现可重构模块化机械臂传感器故障的实时检测与容错。本发明基于控制对象模块化特点，单个模块故障不影响其他模块正常运行，有效改善了故障系统的控制精度，使控制结果更准确合理，更具实用性。

主权项

可重构机械臂传感器故障实时诊断和容错系统，其特征在于，该系统包括分散主控模块、故障检测模块、信号重构模块、主动切换装置、执行器及传感器信号采集子系统，所述传感器信号采集子系统包括位置传感器和速度传感器；所述分散主控模块与执行器连接，其用于利用模糊逻辑系统可任意精度拟合非线性函数的特性，采用模糊逻辑控制系统对子系统非线性项进行估计，并采用自适应调节器补偿系统估计误差；所述故障检测模块与传感器信号采集子系统连接，其用于先通过引入一阶滤波器将子系统传感器故障转化为伪执行器故障，再采用分散滑模观测器技术对子系统传感器故障进行检测，同时判断故障发生时间；所述信号重构模块与故障检测模块连接，其用于在所述故障检测模块判断出子系统位置传感器发生故障时，利用数字积分器对速度传感器信号进行积分，重构出位置信号；在所述故障检测模块判断出子系统速度传感器发生故障时，利用微分跟踪器重构出速度信号；所述主动切换装置分别与信号重构模块、故障检测模块、分散主控模块连接，其用于按照制定的主动切换策略，将故障信号通道关闭，开启相应的重构信号通道，将重构信号作为反馈送至分散主控模块实现可重构机械臂传感器故障的实时诊断与容错控制；所述执行器和传感器信号采集子系统，用于为系统运行提供动力支持和反馈信号。