[发明专利]伺服系统的主动容错控制方法

摘要

本发明涉及一种伺服系统的主动容错控制方法，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；步骤2，设计鲁棒故障估计器，估计系统故障；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。根据本发明的伺服系统的主动容错控制方法，通过故障估计器得到系统的故障信息，使得电机伺服系统能够根据故障情况来对控制器的参数和结构重新调整从而保证故障后系统的稳定性，实现对发生的故障进行主动处理，具有很高的灵活性。

主权项

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，Ew是已知的适维矩阵，Ef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：ey(t)＝Cex(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。