[发明专利]伺服系统的主动容错控制方法

权利要求书

1.一种伺服系统的主动容错控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：

步骤1，将电机伺服系统建模为带有未知输入和执行器故障的线性模型；

所述步骤1包括：

步骤11，建立电机伺服系统的动力学模型：

其中，U是电压，R是定子电阻，I是定子电流，L是定子电感，θ_m是电机转角，是电机转速，J_m是电机转动惯量，θ_d是负载转角，是负载转速，J_d表示负载转动惯量，C_e是反电动势系数，K_d是电磁力矩系数，b_m是电机的等效粘性阻尼系数，i_m是传动比，k是刚度系数，b_d是负载的等效粘性阻尼系数；

步骤12，令x₁＝I，x₂＝θ_m，u＝U，x(t)＝[x₁；x₂；x₃；x₄；x₅]，将所述动力学模型转化为以下状态空间表达式：

其中，x(t)是状态向量，u(t)是输入向量，y(t)是输出向量，

步骤13，假设w(t)为未知输入向量，f(t)为执行器故障，得到故障系统模型为：

其中，E_w是已知的适维矩阵，E_f是故障矩阵表示执行器故障对系统的影响；

步骤2，设计鲁棒故障估计器，估计系统故障；

所述步骤2包括：

步骤21，建立基于观测器的鲁棒故障估计器，状态空间方程如下：

其中，是估计器的状态向量，是估计器的输出向量，是故障估计向量，L是估计器矩阵；

步骤22，令得到：

e_y(t)＝Ce_x(t) (6)

步骤23，建立故障估计策略：

其中，F是自适应增益矩阵，得到：

根据公式(5)和(8)，则误差系统为：

其中I_f是单位阵；

步骤3，根据所述估计的系统故障设计输出反馈容错控制器；

所述步骤3包括：

建立基于输出反馈的容错控制器：

其中ζ(t)∈Rⁿ是控制器的状态向量，r(t)是参考输入，

且M,N∈R^n×n满足MN^T＝I_n-XY，I_n是单位阵；X、Y是需要求解的矩阵。