电机及驱动系统作为轨道交通牵引设备的动力来源,经历了从“直流”到“交流”,再到“永磁”的三代变革。随着国内首条全线采用永磁牵引系统的地铁线路长沙地铁5号线正式载客,轨道交通牵引真正迎来了“永磁时代”。然而轨道牵引控制系统现场应用环境往往非常恶劣,再加之电机需频繁起动、加速、减速与制动,极易诱发电机驱动系统的故障。倘若故障得不到及时的检测并纠正,极有可能造成灾难性后果。目前,关于永磁同步电机故障诊断与容错相关的研究甚多,而针对永磁牵引电机驱动系统传感器故障的研究还相对较少。同时由于轨道牵引控制系统现场应用环境恶劣,外界未知干扰易影响故障的诊断与容错,因此需要求故障诊断系统既要对未知干扰不敏感,又要对微小故障保持较高的灵敏度。而现有的故障诊断方法中均难以做到二者兼顾,往往采取折中处理。从机理上看,故障与干扰往往相互耦合,共同作用于系统,若能实现故障与干扰的解耦与重构则此矛盾将迎刃而解。此外,现有的故障容错方法在故障发生时需要利用系统的逆模型来重构容错控制器,或为不同故障模式重构不同的容错结构,这大大降低了系统的稳定性和故障容错的及时性。等价输入干扰理论不需要故障模型和系统逆模型的先验信息,很好的弥补了现有的故障容错方法存在的短板。本文将在机车牵引控制系统的背景下,以永磁牵引电机驱动系统电流传感器为研究对象,开展故障与未知干扰解耦与重构,以及基于等价输入干扰理论的传感器故障容错控制的研究。主要研究内容如下:首先,针对干扰与传感器故障相耦合的问题,提出了一种传感器故障和未知干扰解耦的方法和对解耦后的故障及干扰重构估计的策略。基于坐标变换方法实现了故障与未知输入干扰的解耦;利用滑模变结构等值原理并设计相应的滑模观测器实现了传感器故障和未知干扰的重构;同时进行了系统稳定性分析;并对提出的解耦方法和重构策略进行了仿真验证,验证了该方法的可行性和有效性。其次,针对现有故障容错控制方法中存在的需要重构容错控制器,或为不同的故障模式重构不同的容错结构的问题,提出了一种永磁牵引驱动系统电流传感器故障的容错控制策略。通过重新构建系统,将电流测量电路中的传感器故障视为系统干扰;基于等价输入干扰理论,结合滑模变结构技术,设计了滑模观测器和滤波器构成改进的等价输入干扰估计器,估计出了故障的等价输入故障,通过在控制输入中减去等价输入故障来实现传感器故障的容错,并且给出了系统的存在性分析和稳定性证明,并基于RT-LAB半实物仿真平台通过不同传感器故障实例进行了硬件在环实验,对所提出方法的有效性进行了验证。