[發明專利]伺服系統的主動容錯控制方法

有效

• 申請號: 201610040709.3
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105700351B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 任雪梅;郭富民;李林偉;曾添一;喬大鵬;李原
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 毛燕

1.一種伺服系統的主動容錯控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：

步驟1，將電機伺服系統建模為帶有未知輸入和執行器故障的線性模型；

所述步驟1包括：

步驟11，建立電機伺服系統的動力學模型：

其中，U是電壓，R是定子電阻，I是定子電流，L是定子電感，θ_m是電機轉角，是電機轉速，J_m是電機轉動慣量，θ_d是負載轉角，是負載轉速，J_d表示負載轉動慣量，C_e是反電動勢系數，K_d是電磁力矩系數，b_m是電機的等效粘性阻尼系數，i_m是傳動比，k是剛度系數，b_d是負載的等效粘性阻尼系數；

步驟12，令x₁＝I，x₂＝θ_m，u＝U，x(t)＝[x₁；x₂；x₃；x₄；x₅]，將所述動力學模型轉化為以下狀態空間表達式：

其中，x(t)是狀態向量，u(t)是輸入向量，y(t)是輸出向量，

步驟13，假設w(t)為未知輸入向量，f(t)為執行器故障，得到故障系統模型為：

其中，E_w是已知的適維矩陣，E_f是故障矩陣表示執行器故障對系統的影響；

步驟2，設計魯棒故障估計器，估計系統故障；

所述步驟2包括：

步驟21，建立基于觀測器的魯棒故障估計器，狀態空間方程如下：

其中，是估計器的狀態向量，是估計器的輸出向量，是故障估計向量，L是估計器矩陣；

步驟22，令得到：

e_y(t)＝Ce_x(t) (6)

步驟23，建立故障估計策略：

其中，F是自適應增益矩陣，得到：

根據公式(5)和(8)，則誤差系統為：

其中I_f是單位陣；

步驟3，根據所述估計的系統故障設計輸出反饋容錯控制器；

所述步驟3包括：

建立基于輸出反饋的容錯控制器：

其中ζ(t)∈Rⁿ是控制器的狀態向量，r(t)是參考輸入，

且M,N∈R^n×n滿足MN^T＝I_n-XY，I_n是單位陣；X、Y是需要求解的矩陣。