故障診斷技術(shù)是一門了解和掌握設備在使用過程中的工作狀態(tài), 確定其整體和局部是否正常，早期發(fā)現(xiàn)設備的故障及其產(chǎn)生原因, 能夠預報故障發(fā)展趨勢的技術(shù)。近年來,由于系統(tǒng)出現(xiàn)故障而造成的重大人員傷亡和經(jīng)濟損失的事例不勝枚舉,例如1986年4月26日前蘇聯(lián)“切爾諾貝利”核電站4號機組發(fā)生爆炸事故，8噸多強輻射物質(zhì)傾泄而出，造成30多人直接死亡,320多萬人遭受核輻射的侵害,使15萬平方公里的土地受到污染。由于故障檢測診斷技術(shù)能夠保障生產(chǎn)正常運行、防止嚴重事故的發(fā)生、節(jié)約生產(chǎn)、維修成本等顯著特點,在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用越來越受到人們普遍重視。國際故障診斷權(quán)威德國的P.M.Frank教授認為，所有的故障診斷方法可劃分為：基于解析模型的方法、基于數(shù)據(jù)的方法。本文在伺服系統(tǒng)下主要介紹這兩種方法的理論發(fā)展、實際應用。

     伺服控制系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制系統(tǒng)。如數(shù)控機床，進給伺服系統(tǒng)，位置伺服系統(tǒng)， 防空雷達控制，大型H鋼軌機伺服系統(tǒng)等等都是典型的伺服控制過程，絕大部分機電一體化系統(tǒng)都具有伺服功能，機電一體化系統(tǒng)中的伺服控制是為執(zhí)行機構(gòu)按設計要求實現(xiàn)運動而提供控制和動力的重要環(huán)節(jié)。

     1、 基于模型的方法      1.1 基于狀態(tài)觀測器的方法      這類方法實現(xiàn)伺服系統(tǒng)故障檢測一般分兩步:首先設計被檢測系統(tǒng)的狀態(tài)觀測器，由系統(tǒng)的實際輸出和觀測器的估計輸出形成殘差; 再從殘差中提取故障特征參數(shù)并根據(jù)特征參數(shù)實現(xiàn)故障檢測。Frank的綜述文章基于狀態(tài)估計的方法給出了詳細的介紹和很多解決不同方案。狀態(tài)觀測器方法在伺服系統(tǒng)中有著廣泛的應用，研究了狀態(tài)觀測器在伺服振動抑制上的應用。      1.2 基于等價空間的方法      等價空間方法是利用系統(tǒng)輸入輸出的實際測量值檢驗系統(tǒng)數(shù)學模型的等價性來檢測和隔離故障。主要有奇偶方程的方法、基于約束優(yōu)化的等價方程方法、基于具有方向的殘差序列方法隊等，但其中研究最多的是奇偶方程故障檢測方法。      1.3 基于參數(shù)估計的方法      參數(shù)估計方法是故障檢測技術(shù)中比較重要的一種方法, 這個方法直接基于系統(tǒng)辨識技術(shù),可以通過估計不可測過程參數(shù)和狀態(tài)變量來檢測過程故障。擴充了最小二乘法在數(shù)控機床伺服系統(tǒng)模型參數(shù)估計中的應用和參數(shù)估計的具體方法。      1.4 魯棒故障診斷方法      如何使故障檢測系統(tǒng)對于模型誤差、干擾等不確定因素能夠具有較好的魯棒性，確保故障檢測系統(tǒng)在不確定因素影響下仍能準確檢測故障，是基于模型的故障檢測中的一個關(guān)鍵問題。主要方法有： 基于未知輸入觀測器的方法， 基于特征結(jié)構(gòu)配置的方法以及優(yōu)化性能方法。魯棒性研究在伺服系統(tǒng)中也有著非常深入的研究，等分別研究了魯棒性在硬盤兩極定位伺服系統(tǒng)中的應用。

     2、基于數(shù)據(jù)的方法      基于模型的控制理論和方法總是不可避免面對未建模動態(tài)和魯棒性這對孿生問題，這對孿生問題使得基于模型的控制理論和方法在實際中的應用受到了很大的限制。而且數(shù)學模型的復雜結(jié)構(gòu)決定了控器的復雜結(jié)構(gòu),控制器的簡化和降階問題、魯棒性問題變成了不可逾越的設計問題。在理論的內(nèi)在發(fā)展，同時實際應用的推動下，基于數(shù)據(jù)的故障檢測診斷的方法獲得了長足的發(fā)展。      2.1 基于信號的方法      基于信號的故障檢測與診斷采用信號處理的技術(shù)： 關(guān)系函數(shù)，信號模型辨識，譜分析，傅里葉變換，小波變換等。采用小波變換用在軋鋼領域，統(tǒng)計過程控制也是個發(fā)展比較好的方法，但是該方法對條件的要求比較嚴格， 如果數(shù)據(jù)不滿足要求，則得不到滿意的結(jié)果。做了基于小波理論的電液伺服系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的研究。      2.2 基于多變量統(tǒng)計的方法      現(xiàn)實生產(chǎn)中的過程往往受到多種因素的影響，如果忽略次要的因素，抓住主要因素就顯得尤為重要，主元分析就是一個很好滿足這個要求的工具。主元分析主要涉及Q測試過程，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展出獨立主元分析，偏最小二乘法等。       2.3 基于知識的方法       通過對控制過程的越來越深入地了解，該系統(tǒng)的某些特性已為我們所掌握，再做相關(guān)的工作就更加有效，形成了基于知識的故障檢測與診斷的方法，主要有因果分析，專家系統(tǒng)和分類法。因果分析利用故障樹等獲取故障的相關(guān)信息，專家系統(tǒng)是模仿人類的思維推理方式來做出判斷， 分類法通過獲得的數(shù)據(jù)和故障之間的關(guān)系來判斷故障情況。       3、 結(jié)論       伺服系統(tǒng)以其在實踐中的廣泛應用而受到人們的關(guān)注，隨著故障檢測與診斷技術(shù)的不斷發(fā)展，在伺服系統(tǒng)上也能獲得更好的效果，基于數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的方法各自的優(yōu)缺點，如何使它們的優(yōu)勢得到發(fā)揮、缺點得到抑制，使得它們能相互支持、優(yōu)勢互補、相互完善將是未來的發(fā)展方向。