试论双电机同步驱动伺服系统故障诊断与容错控制

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1、试论双电机同步驱动伺服系统故障诊断与容错控制　　摘要：本篇文章主要对上电机同步驱动伺服体系出现的问题做出合理的分析，提出了相关建议。倘若单个执行器不能正常运行时，那么就可以重新组成体系的控制律。加入系统中发生非匹配不确定项的现象，本文也同样提出了解决的手段。　　关键词：容错控制；故障诊断；双电机；执行器失效　　随着科学技术的飞速发展，双电机同步驱动伺服体系在相关领域得到了较多的认可，和电机伺服体系之间进行合理的比较，通过将适量的电机一起驱动负载，能够在一定程度上将驱动功率提高，相关人员还可以使用电消隙手段，将相应的电机做好恰当

2、的消除，从而加强伺服精度，与此同时驱动冗余可以给系统的相关控制带来了益处。双电机同步驱动伺服体系有很多影响因素，这些因素会让伺服功能造成不利影响，因此本篇文章主要对上电机同步驱动伺服体系出现的问题做出合理的分析，提出了相关建议。　　1容错控制手段5　　容错控制的手段通常分成以下两方面：一方面是被动容错控制；另一方面是主动容错控制。一般来说，被动容错控制不用对单元进行诊断工作，利用恰当的控制手段来设计相应的控制器，从而让系统不会因为一些问题而产生问题，能够起到保守的作用。主动容错控制又可以分为以下几种：第一种是重新调度；第二种是

3、模型跟随重组控制；第三种是控制律重构设计。相关人员依据系统因为各种因素出现的问题要设计适当的控制器，倘若检测到问题时，系统就可以依据相应的信息来对控制律做好适当的调整，该方法会因为问题种类的不断增加，而让相应的构造变得具有一定的复杂性，并且相应计算量也在不断增加。相关人员应当把自适应手段使用到系统中，而且在有问题的情况下采取自适应的手段对控制律做好恰当的重组，确保体系能够一直紧跟有关的信号。此技术手段对较轻的问题可以使用，但是倘若问题较大的情况下，就不能使用该方法了。依据相关研究形式对控制律的相关问题做出了合理的分析，在系统处

4、于问题的情况下使用滑模变结构控制手段能够很好的将控制律重新的组成，并且可以起到鲁棒功能，然而只是适用有关的系统问题。5　　双电机同步驱动伺服体系通常在大功率等方面的地方适用，相关人员应当对机构存在的柔性引起重视，因为相关负载侧所产生的不确定原因没有和控制量产生直接的关系，所以在系统中通常都处于非匹配不确定项。在该系统中经常会发生的问题是因为执行器不能正常的运行。当前，不管是国内还是国外对容错控制研究不是很多，并且存在的相关手段还不能有效的将上述两种问题做好恰当的处理，倘若将不同的容错控制手段有效的结合在一起，那么就不能让系统具

5、有很好的稳定性了。因此，相关人员为了将不确定项做好恰当的解决，将系统分为以下两种二阶子系统：一种是负载侧系统；另一种是电机侧系统。就负载侧子系统而言，相关人员可以使用扩张状态观测器（extendedstateobserver，ESO）的手段来对相应的不确定项进行详细的观察，并且将相应的信号融入到虚拟信号中，从而发挥相应的指令。其次，相关人员可以在电机测子系统中对相关的观测器做好合理的设计，可以时刻观察到执行器所存在的失效因子，然后使用滑模变结构控制手段来对控制律进行适当的设计，从而让系统处于收敛的状态。倘若相应的执行器某部分不

6、能正常运行时，相关人员可以采取恰当的手段来对控制器做出调整，让系统能够达到跟踪的效果；假如相应的执行器全部都不能正常运行时，将控制律做好重构工作，进而能够有效的减少问题对系统所带来的干扰；最后，相关人员使用Lyapu-nov法对系统中的相应部件做好详细的分析，并且做了相应的实验。　　2基于自适应滑模观测测器的执行器故障诊断　　设计状态变量x4j的观测器为　　（1）　　式中：4j是x4j的观测值，是基于自适应滑模观测器的失效因子的估计，为估计误差，为观测器增益系数，l>0，S2为滑模面，定义为S2=x4j-4j，设计失效因子的自

7、适应律为　　（2）　　为增益系数，rj>0，则有如下定理：　　定理2：对状态变量x4j设计如式（1）所示的自适应滑模观测器，设计失效因子的自适应律（2），当满足观测器增益l>0，不确定项上界

8、w2j

9、<ρj时，该观测器的观测误差是渐近收敛的。　　则有limt→∞S2=0，故观测误差渐近收敛.证毕。　　3仿真（Simulation）5　　系统跟踪幅值为1rad，周期为4s的正弦信号，首先考察对负载侧非匹配不确定扰动的抑制性能，引入的非匹配不确定项为基于Stribeck模型的摩擦力矩，系统最大位置跟踪误差为0.016rad，存在稳

10、态跟踪误差0.009rad；引入ESO和自适应补偿项后，系统最大位置跟踪误差仅为0.0036rad。对比结果表明所设计的控制策略对非匹配不确定项具有良好的抑制效果。　　为了更好地进行容错控制的仿真研究，令系统的不确定项为零，4s时刻执行器1发生部分失效故障，失效因子由1突变为