1.一种雕刻机系统建模与轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1，通过分析在速度控制运行模式的雕刻机系统输入角速度和输出位置之间的机理关系，将其系统抽象为一个积分因子和一个稳定传递函数相连接的模型；通过引入微分滤波器对采样数据进行处理，将难以辨识的临界不稳定积分模型转换成易于辨识的稳定模型；

S2，针对存在过程故障的多轴运动控制系统，将过程故障分解为匹配不确定分量和不匹配不确定分量；针对匹配不确定性分量，设计基于估计值的容错同步控制反馈率进行有效补偿；针对不匹配不确定性分量，通过调节特定参数实现充分抑制。

2.根据权利要求1所述的雕刻机系统建模与轨迹跟踪控制方法，其特征在于，步骤S1中，通过引入微分滤波器对采样数据进行处理，将难以辨识的临界不稳定积分模型转换成易于辨识的稳定模型的过程包括以下步骤：S11，根据工业机电一体化伺服系统降阶模型的结构标准，单轴伺服驱动系统在1/20额定速度到1/3额定速度情况下，单轴伺服系统整体结构相应简化为：其中，K为增益；T为时间常数；Ts为滞后时间常数；

当时间常数T较小时，单轴伺服系统整体结构公式近似写为：在离散域中，表示为：

其中，

‑1 ‑1

S12，采用微分滤波器F(z )＝1‑z ，对输出数据进行滤波，将原系统参数估计问题转换成一个求解稳定输出误差模型的问题；将雕刻机伺服系统模型表示为：式中，v(k)是原白噪声；x(k)为无模型理想输出信号；y(k)为采样输出信号；u(k)为输入激励信号；k为采样时刻；

定义：

‑1

Y(k)＝F(z )y(k)＝y(k)‑y(k‑1)‑1

X(k)＝F(z )x(k)＝x(k)‑x(k‑1)‑1

w(k)＝F(z )v(k)＝v(k)‑v(k‑1)将雕刻机伺服系统模型进一步表示为：‑1

式中，w(k)＝(1‑z )v(k)，是滤波得到的临近相关的有色噪声；X(k)为无噪声输出x(k)滤波形成的状态量；Y(k)为输出测量y(k)滤波后形成的输出量；

S13，定义参数向量θ和信息向量 分别为：其中，n＝na+nb；a1为模型分母中第1个参数； 为模型分母中第na个参数；b1为模型分子中第1个参数； 为模型分子中第nb个参数；na为模型分母阶次；nb为模型分子阶次；

无噪声输出X(k)写为：雕刻机伺服系统模型写为如下线性回归形式：选取辅助变量如下

其中，m≥1；

构建基于辅助变量的最小二乘辨识算法为：式中，K(k)为增益矩阵；P(k)为协方差矩阵；λ为遗忘因子；

构造如下自适应遗忘因子：式中，λ(k)为时变遗忘因子；λmin为时变遗忘因子最小值；

S14，指定变量 P(0)，λ(0)，λmin的初始值；

S15，基于辅助变量的最小二乘辨识算法更新S16，令k＝k+1，返回步骤S15继续运算，直至满足设定的收敛性条件 其中ε为一个指定的收敛界。

3.根据权利要求2所述的雕刻机系统建模与轨迹跟踪控制方法，其特征在于，对于含有‑1 ‑1 p

p个积分因子的输出误差模型，采用p阶微分滤波器Fp(z )＝(1‑z ) 对输出数据进行滤波处理。

4.根据权利要求1所述的雕刻机系统建模与轨迹跟踪控制方法，其特征在于，步骤S2中，针对匹配不确定性分量，设计基于估计值的容错同步控制反馈率进行有效补偿的过程包括以下步骤：

构建带有过程故障的离散状态空间模型：其中，f(k)为故障信号；E为故障增益矩阵；A为状态矩阵；B为输入矩阵；C为输出矩阵；

(a)对于E＝B的执行器故障：T

引入中间变量ξ(k)＝f(k‑1)‑τx(k)和τ＝ωB ，其中，τ为可设计增益，ω为一个可设计的标量；所提出的中间观测器为：公中， 分别为x(k)，ξ(k)的估计值，且矩阵得到误差系统为：

eξ(k+1)＝(I‑τB)eξ(k)+(τ‑τBτ‑τA)ex(k)+(I‑τB)Δf(k)式中，ex(k)为状态估计误差；eξ(k)为中间变量估计误差；L为观测器增益；Δf(k)为故障微分信号；

基于中间观测器的反馈控制率为：其中，r(k)为参考轨迹信号；K为反馈增益；

(b)对于一般过程故障，即E≠B时：将一般过程故障分解为匹配的执行器故障和不匹配的过程故障，即+ ⊥⊥

Ef(k)＝BBEf(k)+B B +Ef(k)待控制系统状态改写为：

T

引入中间变量 和μ＝σB ，其中，μ为可设计增益，σ为一个可设计的标量；所提出的中间观测器为：其中，

得到误差系统为：

基于中间观测器的反馈控制率为：