随着故障诊断与容错控制的出现及应用,系统运行的安全性和可靠性得到提高。近几年来,故障诊断与容错控制理论及应用研究引起了国内外学者的关注,在航空航天、风力发电等诸多领域取得了进展性成果,然而在钢铁行业的连铸领域,其理论研究与实际应用未见报道。基于此,本文针对连铸结晶器振动控制系统运行过程中可能出现的传感器故障问题进行故障检测以及主动容错控制的理论与试验研究,主要进行以下几方面的工作:首先,针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动控制系统,建立实际系统正常状态下的近似数学模型,并对建模中存在的问题进行分析处理,根据设备运行过程中已经出现过或可能出现的故障问题进行了归纳与总结,同时建立控制系统的故障状态空间模型,为后续章节的故障检测以及容错控制研究奠定了基础。其次,针对连铸结晶器振动控制系统传感器故障问题,进行基于滑模观测器的传感器故障检测方法研究,将输出状态与输出滤波得到的状态联立形成新的增广状态空间系统,进而可把体现在输出方程中的传感器故障转化成体现在状态方程中的虚构执行器故障,通过设计滑模观测器,可得到传感器发生故障时的估计值,通过仿真验证所设计的滑模观测器能够达到故障检测的目的。再次,针对连铸结晶器振动控制系统位移传感器故障问题,进行故障检测与主动容错控制的相关研究,通过引入参考模型,对系统输出残差进行基于范数的残差评价,并设计容错控制自调整机构,一旦检测到位移传感器故障,将切换给定位移曲线,并调整系统原闭环控制器和前馈控制器,以便保证系统在位移传感器故障情况下依然能够安全稳定运行,并通过仿真验证该方法的有效性。最后,针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动控制系统位移传感器故障问题,在了解和掌握实验室实验平台的基础上,对实际工作环境下位移传感器故障情况的切换容错控制策略进行相关功能测试及试验研究,并利用上位机监控界面验证所设计容错控制功能的有效性。