矿井提升机是连接地面和矿井下的咽喉装备,用于输送煤炭、人员、设备和物料。矿井提升机在运行过程中,由于一些不可避免地因素,如:提升卷筒制造差异、钢丝绳安装长度不一致及弹性刚度差异等因素使得两根钢丝绳的张力难以保持一致。因此,为平衡矿井提升机钢丝绳的张力,使用一种由两组电液执行器、必备传感器及一些必备的机械结构组成的张力主动调节系统,通过控制两个电液执行器主动驱动浮动天轮运动,从而主动调节两根钢丝绳的张力,使提升容器的重量均匀分布在两根钢丝绳上,延长钢丝绳的使用寿命,保证矿井提升机的安全运行。更重要地,张力主动调节系统的执行器和传感器一旦发生故障,使控制系统性能下降,甚至导致钢丝绳寿命大幅下降甚至断绳等严重事故,造成不可估量的损失,研究针对张力主动调节系统的容错控制方法已势在必行。因此,本文在973课题及国家自然科学基金的支持下,开展针对矿井提升机张力主动调节系统的容错控制方法研究,保证矿井提升机的安全运行,主要包括:首先,对矿井提升机进行了概述,阐述了钢丝绳张力差产生的原因;利用阀控液压缸力控制模型,建立了张力主动调节系统的整体模型;分析了矿井提升机张力主动调节系统的主要故障类型,建立了张力主动调节系统执行器泄漏故障模型、以及张力传感器恒偏差故障和变增益故障下的系统模型;依据矿井提升机张力主动调节系统,搭建了矿井提升机模拟试验系统,对本文使用的六段速提升曲线进行了验证;在故障模型的基础上,分析了执行器泄漏故障、张力传感器恒偏差故障和变增益故障的闭环响应特性。其次,为应对柔性钢丝绳张力与液压缸销轴力之间的建模偏差,设计了一种建模偏差观测器,在线估计并补偿该误差;针对张力主动调节系统的外部动态干扰,设计了动态干扰观测器,在线估计及补偿外部动态干扰;在此基础上,详细地设计了张力主动调节系统反步控制器,通过控制器的稳定性分析得出了建模偏差观测器和动态干扰观测器的控制增益选择范围;开展了模拟试验验证,试验结果表明,提出的控制器相比于反步控制器和传统的PI控制器,更能平衡两根钢丝绳的张力,证明了提出的控制器的有效性。再次,针对执行器泄漏故障下的容错控制方法,依据执行器泄漏故障下的系统模型,设计了自适应滑模观测器,用于诊断和重构其泄漏故障,通过定义合适的Lyapunov函数,详细地证明了提出的观测器的稳定性;利用观测器的观测值,在第三章控制方法的基础上,设计了执行器泄漏故障容错控制器,从而保证执行器泄漏故障下,张力主动调节系统仍能维持一定的控制性能运行;最后,在矿井提升机上以1号液压缸外泄漏故障和2号液压缸内泄漏故障为例开展了模拟试验验证,验证了提出的容错控制器的性能。最后,依据恒偏差故障和变增益故障下的系统模型,分别设计了未知输入增维观测器及自适应增维观测器;利用观测器的观测值重构了张力传感器的故障,形成了对张力传感器恒偏差故障和变增益故障的诊断标准;在此基础上,利用观测器观测的张力值,通过第三章控制方法设计了相应的张力传感器故障容错控制器,并进行了稳定性证明;以1号钢丝绳张力传感器发生故障为例开展了模拟试验验证,试验结果验证了设计的容错控制器的性能。该论文有图101幅,表14个,参考文献142篇。