[发明专利]一种异步电机执行器故障的估计与补偿方法

权利要求书

1.一种异步电动机执行器故障的估计与补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于线性磁路的假设搭建异步感应电机的五阶非线性数学模型，并根据异步电机切换特性对所建立的异步感应电机数学模型进行改进，得到改进后的异步感应电机的非线性数学模型，并对改进后的异步感应电机的非线性数学模型进行离散化；

建立故障检测滤波器，通过故障检测滤波器产生残差信号，根据残差信号值的大小判断电动机是否存在执行器故障；

设计故障估计器，对执行器的故障大小进行估计；

通过故障重构对执行器故障进行补偿；

基于线性磁路的假设搭建异步感应电机的五阶非线性数学模型，并根据异步电机切换特性对所建立的鼠笼式感应电机数学模型进行改进，得到改进后的异步感应电机的非线性数学模型，具体包括：

基于线性磁路的假设搭建异步感应电机的五阶非线性数学模型为：

改进后的异步感应电机的非线性数学模型：

其中，ω为转子转速，字母上标“·”和分别表示对应字母物理量的微分和将左边定义为右边；τ_L表示负载力矩扰动；表示状态向量，表示转子磁通量，表示定子电流，表示定子电压且作为控制系统输入向量；右上标“T”表示转置；

并且转子速度范围为ω∈[ω_min,ω_max]＝[-110,110]rad/s；a₁＝n_pL_sr/(D_mLr)，a₂＝-R_m/D_m，a₃＝-1/D_m，a_4,i＝-1/T_r,i，a_5,i＝L_sr/T_r,i，a_6,i＝L_sr/(T_r,iσL_sL_r)，a₇＝n_pL_sr/(σL_sL_r)，a₈＝1/(σL_s)，其中L_s为定子电感，L_r为转子电感，L_sr为互感，σ为泄漏因数，R_s,i为定子电阻，R_r,i为转子电阻，D_m为惯性矩，R_m为粘性阻尼常数，n_p为磁极对数；

并对改进后的异步感应电机的非线性数学模型进行离散化，具体为：

这里x(k)表示系统状态，y(k)表示系统输出，u(k)表示控制输入，d(k)表示未知输入，f(k)表示故障输入，矩阵A_σk(ρ_k)，B_σk(ρ_k),C_σk(ρ_k)是可测参数变量的ρ的已知函数，B_d是适当维数的给的常数矩阵，B_f是代表各故障对系统影响的矩阵；切换信号σ_k满足驻留时间约束，N表示系统中子系统的个数；为了方便，让σ_k＝i，即

建立故障检测滤波器，通过故障检测滤波器产生残差信号，具体为：

是x(k)的估计，是残差估计信号，上标“-”表示该字母所表示物理量的估计；A_F,i(ρ_k)，B_F,i(ρ_k)，C_F,i(ρ_k)，D_F,i(ρ_k)是故障检测滤波器的参数矩阵。