CN110649852A - 一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法 - Google Patents

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CN110649852A CN201910898880.1A CN201910898880A CN110649852A CN 110649852 A CN110649852 A CN 110649852A CN 201910898880 A CN201910898880 A CN 201910898880A CN 110649852 A CN110649852 A CN 110649852A
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Abstract

本发明提供一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，包括S1在静止参考系中建立永磁同步电机的数学模型；S2分别设计两个高阶滑模观测器和一个降维观测器来估算电压、转子角速度和定子电流；S3通过预设阈值来检测故障，如果检测到了故障，则使用与该故障传感器相应传感器的估算变量来代替该传感器；S4设计具有鲁棒性的高阶滑模控制器，通过确保误差轨迹的有限时间收敛来实现精确跟踪控制性能。本发明通过设计独立的三个观测器来生成相应的残差并进行传感器故障的检测，突破了复杂度限制，将仅限于一到两个传感器的故障诊断扩展到对任意数量的传感器故障诊断,此外，高阶滑模控制器能够确保故障重置后的误差轨迹在有限时间内收敛。

Description

一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法
技术领域
本发明涉及一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，属于永磁同步电机控制技术领域。
背景技术
永磁同步电机具有效率高、转速范围宽、单位体积小、功率密度大的优点，尤其是其外特性效率曲线相比其他电机，在轻载时的效率值要高很多，其特性非常适合作为新能源汽车的驱动电机。然而，永磁同步电机是一个多变量、强耦合的非线性系统，存在着诸如电流饱和、系统饱和、参数摄动和外部扰动等不利因素，直接影响着控制系统性能的提高。因此，永磁同步电机的控制技术成为了广泛研究和关注的热点。
目前永磁同步电机的主流控制技术对电机参数的准确性要求较高，进而需要增加数个传感器如电压传感器、电流传感器及转速传感器。多传感器系统正常运行时可以保证控制的精确度与稳定性，但多传感器系统容易因为未知原因产生故障。一旦多传感器系统中的任意一个传感器出现了不可预知的故障，驱动器的控制性能就会下降甚至变得不稳定。
由此可见，在永磁直流同步电机的控制中，传感器故障检测和容错控制非常重要。但目前大多数的研究成果中，受制于系统的复杂度，都仅限于对特定的一到两个传感器进行故障检测，远不足以完美实现永磁同步电机的控制。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明提出了一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，由以高阶滑模为基础的观测器和控制器组成，能够在出现未知传感器故障时保持系统稳定并确保系统控制性能。
本发明中主要采用的技术方案为：
一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，具体步骤如下：
步骤S1，在静止参考系中，建立永磁同步电机的数学模型，如式(1)所示：
Figure BDA0002211187040000021
且静止参考系中的反电动势eα、eβ满足公式(2)：
Figure BDA0002211187040000022
定子的电流和电压在各相位与α轴、β轴之间的关系满足公式(3)：
Figure BDA0002211187040000023
式(1)-(3)中，R，L分别为定子的电阻和电感，KE是电动势常数，θs是转子角度，ωs是转子角速度，P是永磁同步电机的极对数，φm，Tl分别为转子磁通和负载转矩，Fv，J分别为粘滞摩擦和转动惯量，ia，ib，ic分别为三相电流，va，vb，vc分别为三相电压，iα，iβ是静止参考系中的电流，vα，vβ是静止参考系中的电压；
步骤S2，分别设计第一高阶滑模观测器、第二高阶滑模观测器和降维观测器，所述第一高阶滑模观测器从电流测量和转子角速度测量中估算电压，所述第二高阶滑模观测器从电流测量和电压测量中估算转子角速度，所述降维观测器从电压测量和转子角速度测量中估算分别在α轴和β轴上未知的定子电流；
步骤S3，如果有任何一个传感器出现故障，由步骤S2估算出的相应传感器变量将会与出现故障的传感器的变量比较，通过预设阈值来检测故障，如果检测到了故障，则使用与该故障传感器相应传感器的估算变量来代替该传感器；
步骤S4，设计具有鲁棒性的高阶滑模控制器，通过确保误差轨迹的有限时间收敛来实现精确跟踪控制性能。
优选地，所述步骤S2中第一高阶滑模观测器的具体设计步骤如下：
步骤S2-1-1：设定子电流(iα，iβ)和转速ωs为已知量，则α轴和β轴电压(vα，vβ)为未知量，基于改进超扭曲算法的第一高阶滑模观测器设计如公式(4)所示：
Figure BDA0002211187040000031
其中，f1(t)、f2(t)为修正项，定义如式(5)所示：
式(5)中，
Figure BDA0002211187040000034
Figure BDA0002211187040000035
分别为设计的滑模面，Qv1，Qv2，Qv3和Qv4是正常数；
步骤S2-1-2：定义估计误差为
Figure BDA0002211187040000036
则根据式(1)和式(4)可以得到估计误差σα，σβ计算公式：
Figure BDA0002211187040000037
根据式(1)可知电压有界性由正常数ρ1和ρ2描述为式(9)：
Figure BDA0002211187040000038
在式(9)条件下，可以确保估计误差σα和σβ在有限时间内收敛到原点，即σα和σβ在有限时间内收敛到零，如公式(10)所示：
Figure BDA0002211187040000039
步骤S2-1-3：根据公式(10)可得电压估算公式如式(11)所示：
Figure BDA00022111870400000310
优选地，所述步骤S2中第二高阶滑模观测器的具体设计步骤如下：
步骤S2-2-1：设定子电流(iα，iβ)、α轴和β轴电压(vα，vβ)为已知量，则转子角速度ωs为未知量，基于改进超扭曲算法的第二高阶滑模观测器设计如公式(12)所示：
其中，鲁棒滑模项如式(13)所示：
其中，
Figure BDA0002211187040000043
Figure BDA0002211187040000044
其中，Qs1，Qs2，Qs3和Qs4是正常数；
步骤S2-2-2：定义估计误差为根据式(1)和(12)可以得到：
Figure BDA0002211187040000046
根据式(1)可以知电压有界性由正常数ρ3和ρ4描述为式(17)：
Figure BDA0002211187040000047
在式(17)条件下，可以确保σα和σβ在有限时间内收敛到原点，即σγ和σδ在有限时间内收敛到零，从而得到：
Figure BDA0002211187040000048
因此，有限时间内的反电动势估算可以通过式(18)得到：
Figure BDA0002211187040000049
步骤S2-1-3：根据公式(18)估算出的反电动势和公式(2)，电机的转子角速度由公式(19)估算得到：
Figure BDA0002211187040000051
优选地，所述步骤S2中降维观测器的具体设计步骤如下：
步骤S2-3-1：设α轴和β轴的电压(vα，vβ)、电机的转子角转速ωs为已知量，则定子电流(iα，iβ)为未知量；
步骤S2-3-2：在静止参考系中，建立永磁同步电机状态模型，如式(20)所示：
Figure BDA0002211187040000052
式(20)中，x＝[iα iβ ωs θs]T是状态矢量，u＝[vα vβ Tl]T是输入矢量，y＝[ωsθs]T是输出矢量，A、B、C满足下式：
Figure BDA0002211187040000053
步骤S2-3-3：降维观测器模型结构如式(21)所示：
Figure BDA0002211187040000054
其中，
Figure BDA0002211187040000055
是状态估计矢量，G是需要设计的观测器增益矩阵；
步骤S2-3-4：根据公式(20)和(21)得到降维观测器的误差动态，如公式(22)所示：
其中，定义估计误差
Figure BDA0002211187040000057
步骤S2-3-5：为了保证降维观测器稳定，降维观测器的瞬时特征值必须要处于复平面左半边或在S平面中且满足公式(23)：
det[sI-(A-GC)]＝0 (23)；
其中，I为单位矩阵，为了能使降维观测器稳定，降维观测器的极点实部均为负值，降维观测器的极点中，实部大的极点会导致估计误差的快速收敛，所需的特征值位置由观测器增益矩阵G决定。
5、根据权利要求1-3任一所述的一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，其特征在于，
S3-1：基于步骤2中第一高阶滑模观测器、第二高阶滑模观测器和降维观测器的设计，通过故障残差来检测传感器故障，如公式(24)所示：
Figure BDA0002211187040000061
若上述故障残差超过了预设的阈值，则说明传感器出现故障；
S3-2：由于相电流和电压是正弦波，传感器出现误差时，其相应产生的布尔误差将为方波，其中，布尔误差
Figure BDA0002211187040000062
的定义如式(25)所示：
Figure BDA0002211187040000063
S3-3：引入基于时间的分析来保证鲁棒性以避免错误检测，其中，故障检测时间Tfault定义如公式(26)所示：
Tfault＝fSTS(26)；
其中，TS是采样时间，fs是灵敏度因子；
S3-4：基于布尔误差和故障检测时间的考虑，故障检测通过公式(27)进行检测：
其中，te为布尔误差从开始到故障检测时间Tfault结束所经过的时间，Flagi为标志位，当Flag的值为1时表示故障，则采用估算值替代错误的电流或电压值，当Flag的值为0时则使用传感器电流或电压值。
优选地，所述步骤S4中高阶滑模控制器的具体设计步骤如下：
通用的电机的转子角速度和电流控制律设计如公式(28)所示：
Figure BDA0002211187040000071
其中，定义滑模面σj，j＝ωs，id，iq，控制器增益k1j，k2j，k3j＞0，跟踪误差可以由下式表示：
Figure BDA0002211187040000072
Figure BDA0002211187040000074
有益效果：本发明提供一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，与现有技术相比，通过设计两个高阶滑模观测器和一个降维观测器来生成相应的残差并进行传感器故障的检测，突破了复杂度限制，将仅限于一到两个传感器的故障诊断扩展到对任意数量的传感器故障诊断，此外，高阶滑模控制器能够确保故障重置后的误差轨迹在有限时间内收敛。
附图说明
图1为采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，具体步骤如下：
步骤S1，在静止参考系中，建立永磁同步电机的数学模型，如式(1)所示：
且静止参考系中的反电动势eα、eβ满足公式(2)：
Figure BDA0002211187040000081
定子的电流和电压在各相位与α轴、β轴之间的关系满足公式(3)：
Figure BDA0002211187040000082
式(1)-(3)中，R，L分别为定子的电阻和电感，KE是电动势常数，θs是转子角度，ωs是转子角速度，P是永磁同步电机的极对数，φm，Tl分别为转子磁通和负载转矩，Fv，J分别为粘滞摩擦和转动惯量，ia，ib，ic分别为三相电流，va，vb，vc分别为三相电压，iα，iβ是静止参考系中的电流，vα，vβ是静止参考系中的电压；
步骤S2，分别设计第一高阶滑模观测器、第二高阶滑模观测器和降维观测器，所述第一高阶滑模观测器从电流测量和转子角速度测量中估算电压，所述第二高阶滑模观测器从电流测量和电压测量中估算转子角速度，所述降维观测器从电压测量和转子角速度测量中估算分别在α轴和β轴上未知的定子电流；
步骤S3，如果有任何一个传感器出现故障，由步骤S2估算出的相应传感器变量将会与出现故障的传感器的变量比较，通过预设阈值来检测故障，如果检测到了故障，则使用与该故障传感器相应传感器的估算变量来代替该传感器；
步骤S4，设计具有鲁棒性的高阶滑模控制器，通过确保误差轨迹的有限时间收敛来实现精确跟踪控制性能。
优选地，所述步骤S2中第一高阶滑模观测器的具体设计步骤如下：
步骤S2-1-1：设定子电流(iα，iβ)和转速ωs为已知量，则α轴和β轴电压(vα，vβ)为未知量，基于改进超扭曲算法的第一高阶滑模观测器设计如公式(4)所示：
Figure BDA0002211187040000083
其中，f1(t)、f2(t)为修正项，定义如式(5)所示：
Figure BDA0002211187040000091
式(5)中，
Figure BDA0002211187040000092
Figure BDA0002211187040000093
Figure BDA0002211187040000094
分别为设计的滑模面，Qv1，Qv2，Qv3和Qv4是正常数；
步骤S2-1-2：定义估计误差为
Figure BDA0002211187040000095
则根据式(1)和式(4)可以得到估计误差σα，σβ计算公式：
根据式(1)可知电压有界性由正常数ρ1和ρ2描述为式(9)：
Figure BDA0002211187040000097
在式(9)条件下，可以确保估计误差σα和σβ在有限时间内收敛到原点，即σα和σβ在有限时间内收敛到零，如公式(10)所示：
Figure BDA0002211187040000098
步骤S2-1-3：根据公式(10)可得电压估算公式如式(11)所示：
Figure BDA0002211187040000099
优选地，所述步骤S2中第二高阶滑模观测器的具体设计步骤如下：
步骤S2-2-1：设定子电流(iα，iβ)、α轴和β轴电压(vα，vβ)为已知量，则转子角速度ωs为未知量，基于改进超扭曲算法的第二高阶滑模观测器设计如公式(12)所示：
其中，鲁棒滑模项如式(13)所示：
Figure BDA0002211187040000102
其中，
Figure BDA0002211187040000103
Figure BDA0002211187040000104
其中，Qs1，Qs2，Qs3和Qs4是正常数；
步骤S2-2-2：定义估计误差为
Figure BDA0002211187040000105
根据式(1)和(12)可以得到：
根据式(1)可以知电压有界性由正常数ρ3和ρ4描述为式(17)：
Figure BDA0002211187040000107
在式(17)条件下，可以确保σα和σβ在有限时间内收敛到原点，即σγ和σδ在有限时间内收敛到零，从而得到：
Figure BDA0002211187040000108
因此，有限时间内的反电动势估算可以通过式(18)得到：
步骤S2-1-3：根据公式(18)估算出的反电动势和公式(2)，电机的转子角速度由公式(19)估算得到：
Figure BDA00022111870400001010
优选地，所述步骤S2中降维观测器的具体设计步骤如下：
步骤S2-3-1：设α轴和β轴的电压(vα，vβ)、电机的转子角转速ωs为已知量，则定子电流(iα，iβ)为未知量；
步骤S2-3-2：在静止参考系中，建立永磁同步电机状态模型，如式(20)所示：
Figure BDA0002211187040000111
式(20)中，x＝[iα iβ ωs θs]T是状态矢量，u＝[vα vβ Tl]T是输入矢量，y＝[ωsθs]T是输出矢量，A、B、C满足下式：
Figure BDA0002211187040000112
步骤S2-3-3：降维观测器模型结构如式(21)所示：
Figure BDA0002211187040000113
其中，
Figure BDA0002211187040000114
是状态估计矢量，G是需要设计的观测器增益矩阵；
步骤S2-3-4：根据公式(20)和(21)得到降维观测器的误差动态，如公式(22)所示：
Figure BDA0002211187040000115
其中，定义估计误差
步骤S2-3-5：为了保证降维观测器稳定，降维观测器的瞬时特征值必须要处于复平面左半边或在S平面中且满足公式(23)：
det[sI-(A-GC)]＝0 (23)；
其中，I为单位矩阵，为了能使降维观测器稳定，降维观测器的极点实部均为负值，降维观测器的极点中，实部大的极点会导致估计误差的快速收敛，所需的特征值位置由观测器增益矩阵G决定。
5、根据权利要求1-3任一所述的一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，其特征在于，
S3-1：基于步骤2中第一高阶滑模观测器、第二高阶滑模观测器和降维观测器的设计，通过故障残差来检测传感器故障，如公式(24)所示：
若上述故障残差超过了预设的阈值，则说明传感器出现故障；
S3-2：由于相电流和电压是正弦波，传感器出现误差时，其相应产生的布尔误差将为方波，其中，布尔误差
Figure BDA0002211187040000122
的定义如式(25)所示：
Figure BDA0002211187040000123
S3-3：引入基于时间的分析来保证鲁棒性以避免错误检测，其中，故障检测时间Tfault定义如公式(26)所示：
Tfault＝fSTS(26)；
其中，TS是采样时间，fs是灵敏度因子；
S3-4：基于布尔误差和故障检测时间的考虑，故障检测通过公式(27)进行检测：
Figure BDA0002211187040000124
其中，te为布尔误差从开始到故障检测时间Tfault结束所经过的时间，Flagi为标志位，当Flag的值为1时表示故障，则采用估算值替代错误的电流或电压值，当Flag的值为0时则使用传感器电流或电压值。
优选地，所述步骤S4中高阶滑模控制器的具体设计步骤如下：
通用的电机的转子角速度和电流控制律设计如公式(28)所示：
Figure BDA0002211187040000125
其中，定义滑模面σj，j＝ωs，id，iq，控制器增益k1j，k2j，k3j＞0，跟踪误差可以由下式表示：
Figure BDA0002211187040000131
第一个目标是设计观测器来估算直流母线的电压，转速和相电流。本文第一个目标是设计三个独立的观测器(两个高阶滑模观测器和一个降维观测器)来估算直流母线的电压，转速和相电流，并通过得到的残差进行故障检测。其中第一高阶滑模观测器用于从电流测量和转速测量中估算电压；第二高阶滑模观测器用于从电流测量和电压测量中估算转速；降维观测器用于从电压测量和转速测量中估算相电流。例如，如果有任何一个传感器出现了问题，相应的估算传感器变量将会与故障传感器的变量比较，通过预设阈值来检测故障。如果检测到了故障，就使用与该故障传感器相应的估算变量来代替该传感器。本发明的第二个目标是设计具有鲁棒性的高阶滑模控制器，通过确保误差轨迹的有限时间收敛来实现精确跟踪控制性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤S1，在静止参考系中，建立永磁同步电机的数学模型，如式(1)所示：
且静止参考系中的反电动势eα、eβ满足公式(2)：
Figure FDA0002211187030000012
定子的电流和电压在各相位与α轴、β轴之间的关系满足公式(3)：
式(1)-(3)中，R，L分别为定子的电阻和电感，KE是电动势常数，θs是转子角度，ωs是转子角速度，P是永磁同步电机的极对数，φm，Tl分别为转子磁通和负载转矩，Fv，J分别为粘滞摩擦和转动惯量，ia，ib，ic分别为三相电流，va，vb，vc分别为三相电压，iα，iβ是静止参考系中的电流，vα，vβ是静止参考系中的电压；
步骤S2，分别设计第一高阶滑模观测器、第二高阶滑模观测器和降维观测器，所述第一高阶滑模观测器从电流测量和转子角速度测量中估算电压，所述第二高阶滑模观测器从电流测量和电压测量中估算转子角速度，所述降维观测器从电压测量和转子角速度测量中估算分别在α轴和β轴上未知的定子电流；
步骤S3，如果有任何一个传感器出现故障，由步骤S2估算出的相应传感器变量将会与出现故障的传感器的变量比较，通过预设阈值来检测故障，如果检测到了故障，则使用与该故障传感器相应传感器的估算变量来代替该传感器；
步骤S4，设计具有鲁棒性的高阶滑模控制器，通过确保误差轨迹的有限时间收敛来实现精确跟踪控制性能。
2.根据权利要求1所述的一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，其特征在于，所述步骤S2中第一高阶滑模观测器的具体设计步骤如下：
步骤S2-1-1：设定子电流(iα，iβ)和转速ωs为已知量，则α轴和β轴电压(vα，vβ)为未知量，基于改进超扭曲算法的第一高阶滑模观测器设计如公式(4)所示：
Figure FDA0002211187030000021
其中，f1(t)、f2(t)为修正项，定义如式(5)所示：
Figure FDA0002211187030000022
式(5)中，
Figure FDA0002211187030000023
Figure FDA0002211187030000024
Figure FDA0002211187030000025
为设计的滑模面，Qv1，Qv2，Qv3和Qv4是正常数；
步骤S2-1-2：定义估计误差为
Figure FDA0002211187030000026
则根据式(1)和式(4)可以得到估计误差σα，σβ计算公式：
Figure FDA0002211187030000027
根据式(1)可知电压有界性由正常数ρ1和ρ2描述为式(9)：
Figure FDA0002211187030000028
在式(9)条件下，可以确保估计误差σα和σβ在有限时间内收敛到原点，即σα和σβ在有限时间内收敛到零，如公式(10)所示：
Figure FDA0002211187030000029
步骤S2-1-3：根据公式(10)可得电压估算公式如式(11)所示：
Figure FDA0002211187030000031
3.根据权利要求1所述的一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，其特征在于，所述步骤S2中第二高阶滑模观测器的具体设计步骤如下：
步骤S2-2-1：设定子电流(iα，iβ)、α轴和β轴电压(vα，vβ)为已知量，则转子角速度ωs为未知量，基于改进超扭曲算法的第二高阶滑模观测器设计如公式(12)所示：
Figure FDA0002211187030000032
其中，鲁棒滑模项如式(13)所示：
Figure FDA0002211187030000033
其中，
Figure FDA0002211187030000034
Figure FDA0002211187030000035
其中，Qs1，Qs2，Qs3和Qs4是正常数；
步骤S2-2-2：定义估计误差为
Figure FDA0002211187030000036
根据式(1)和(12)可以得到：
Figure FDA0002211187030000037
根据式(1)可以知电压有界性由正常数ρ3和ρ4描述为式(17)：
Figure FDA0002211187030000038
在式(17)条件下，可以确保σα和σβ在有限时间内收敛到原点，即σγ和σδ在有限时间内收敛到零，从而得到：
因此，有限时间内的反电动势估算可以通过式(18)得到：
Figure FDA0002211187030000042
步骤S2-1-3：根据公式(18)估算出的反电动势和公式(2)，电机的转子角速度由公式(19)估算得到：
Figure FDA0002211187030000043
4.根据权利要求1所述的一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，其特征在于，所述步骤S2中降维观测器的具体设计步骤如下：
步骤S2-3-1：设α轴和β轴的电压(vα，vβ)、电机的转子角转速ωs为已知量，则定子电流(iα，iβ)为未知量；
步骤S2-3-2：在静止参考系中，建立永磁同步电机状态模型，如式(20)所示：
式(20)中，x＝[iαiβωsθs]T是状态矢量，u＝[vαvβTl]T是输入矢量，y＝[ωsθs]T是输出矢量，A、B、C满足下式：
Figure FDA0002211187030000045
步骤S2-3-3：降维观测器模型结构如式(21)所示：
Figure FDA0002211187030000051
其中，
Figure FDA0002211187030000052
是状态估计矢量，G是需要设计的观测器增益矩阵；
步骤S2-3-4：根据公式(20)和(21)得到降维观测器的误差动态，如公式(22)所示：
Figure FDA0002211187030000053
其中，定义估计误差
Figure FDA0002211187030000054
步骤S2-3-5：为了保证降维观测器稳定，降维观测器的瞬时特征值必须要处于复平面左半边或在S平面中且满足公式(23)：
det[sI-(A-GC)]＝0 (23)；
其中，I为单位矩阵，为了能使降维观测器稳定，降维观测器的极点实部均为负值，降维观测器的极点中，实部大的极点会导致估计误差的快速收敛，所需的特征值位置由观测器增益矩阵G决定。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，其特征在于，
S3-1：基于步骤2中第一高阶滑模观测器、第二高阶滑模观测器和降维观测器的设计，通过故障残差来检测传感器故障，如公式(24)所示：
Figure FDA0002211187030000055
若上述故障残差超过了预设的阈值，则说明传感器出现故障；
S3-2：由于相电流和电压是正弦波，传感器出现误差时，其相应产生的布尔误差将为方波，其中，布尔误差
Figure FDA0002211187030000056
的定义如式(25)所示：
Figure FDA0002211187030000057
S3-3：引入基于时间的分析来保证鲁棒性以避免错误检测，其中，故障检测时间Tfault定义如公式(26)所示：
Tfault＝fSTS (26)；
其中，TS是采样时间，fs是灵敏度因子；
S3-4：基于布尔误差和故障检测时间的考虑，故障检测通过公式(27)进行检测：
Figure FDA0002211187030000061
其中，te为布尔误差从开始到故障检测时间Tfault结束所经过的时间，Flagi为标志位，当Flag的值为1时表示故障，则采用估算值替代错误的电流或电压值，当Flag的值为0时则使用传感器电流或电压值。
6.根据权利要求1所述的一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，其特征在于，所述步骤S4中高阶滑模控制器的具体设计步骤如下：
通用的电机的转子角速度和电流控制律设计如公式(28)所示：
Figure FDA0002211187030000062
其中，定义滑模面σj，j＝ωs，id，iq，控制器增益k1j，k2j，k3j＞0，跟踪误差可以由下式表示：
Figure FDA0002211187030000063
Figure FDA0002211187030000064
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