Page 104 - 工业机器人控制技术研究

R 工业机器人控制技术研究
esearch on Control Technology of Industrial Robot

统可测变量值，产生对故障信号的敏感误差，然后把敏感误差作为故障特征输送
给报警器或者指示器，实现对故障的检测和诊断。根据残差产生的方式，基于模
型分析的故障诊断可以细分为等价空间诊断法、状态估计诊断法和参数估计诊断

法。其中，基于状态估计诊断法包括观测器诊断法和滤波器诊断法；基于参数估
计的故障诊断方法是通过检测模型中的参数变化，进而推导系统相关物理参数的
变化，完成对系统的故障诊断；等价空间诊断法基本思想是利用系统的输入输出
的实际测量值检验系统数学模型的等价性，从而实现故障的检测和分离。基于模

型分析的故障诊断方法可以根据故障部位的模型设计控制方法，能方便快速地分
析和解决故障问题，但是对于机器人这种具有复杂系统对象，很难建立起精确的
数学模型，因此该方法有一定的局限性。
（二）基于信号处理的故障诊断方法

所谓基于信号处理的方法，通常是利用信号模型，如相关函数、频谱、自回
归滑动平均、小波变换等，直接分析可测信号，提取诸如方差、幅值、频率等特
征值，从而检测出故障。其中，以傅里叶变换为核心的频谱分析法和小波变换法
最为常见。信号进行傅里叶变换的前提是平稳信号，对于非平稳信号，分析效果

不好。而小波变换较为适用于非平稳信号。基于多元统计分析的故障诊断法以主
元分析的故障诊断为核心，该方法简单易于实现，适应于大型缓变系统的故障诊
断。机器人在运转过程中会产生大量信号，正常工作和故障情况下对外输出的信
号不同，因此可以通过信号处理的方法对故障进行诊断，这种方法避免了系统建

模的复杂过程，通过提取故障特征，实现故障诊断。
（三）基于知识的故障诊断方法
近年来，随着人工智能及计算机技术的飞速发展，基于知识的故障诊断方法
应运而生。该方法具有自学习、自组织和自推理能力，可以对故障进行定量和定

性分析，提高故障诊断水平。基于知识的故障诊断方法主要可以分为基于专家系
统的故障诊断方法、基于模糊逻辑的故障诊断方法、基于故障模型的故障诊断方
法、基于神经网络的故障诊断方法等。基于专家系统的故障诊断方法是指计算机
在采集到数据以后，综合知识库中经验规则进行推理，快速找到系统中出现的故

障。专家系统主要由知识库、数据库、推理机和学习系统构成，其性能主要由知
识库中存贮信息的正确性决定。为了提高诊断的准确率，需要定期更新知识库。
基于模糊逻辑的故障诊断通过使用合适的隶属度函数和模糊关系矩阵建立故障与

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