1.一种无人驾驶车辆线控转向的容错控制器，其特征在于：所述容错控制器用于根据检测到的转向电机的转角传感器故障和故障电压，对车辆的线控转向系统进行补偿，控制转向电机跟随期望的电机转角；

其中，定义容错控制器的状态量x1和x2分别如下：其中，θm为转向电机转角；

则包含所述容错控制器的线控转向系统的状态方程如下：上式中，

其中，u表示容错控制输入；fa表示转向电机的故障电压的真实值；f表示外加干扰；rp表示转向小齿轮半径；Kr表示齿条等效刚度；Beq表示电机及齿条等效至转向电机轴上的阻尼系数；Jeq表示电机及齿条等效至转向电机轴上的转动惯量；Kt表示电机转矩系数；Kb表示电枢反电动势系数；Rm表示电枢电阻；Lm表示电枢电感；N表示电动机减速机构传动比；Im表示转向电机通过的电流；Tr表示轮胎回正力矩；

设计出的所述容错控制器的方程如下：其中，r1为设计的跟踪误差；r2为虚拟控制项；xd表示期望的转向电机转角；σ表示一个切换函数；h、c1、k1和β均为容错控制器中满足设计要求的一个正的常数；θs表示转角传感器测量到的电机转角；fs表示转角传感器故障的真实值；

所述容错控制器的设计方法具体包括如下步骤：一、定义容错控制器中的跟踪误差r1：跟踪误差r1为：

r1＝x1‑xd；

其中，xd为期望的转向电机转角；

根据容错控制器的状态量x1和x2的定义，则有：二、定义容错控制器中的切换函数σ：切换函数σ为：

σ＝k1r1+r2；

其中，k1为满足设计要求的一个常数，且k1>0；

三、根据跟踪误差r1、切换函数σ以及线控转向系统的状态方程设计一个滑模容错控制器；以滑模容错控制器作为所需的容错控制器：滑模容错控制器的设计方法包括如下步骤：根据跟踪误差r1构造一个李亚普若夫函数一V1：令

其中，c1为正的常数，r2为虚拟控制项；

则有

且

由于

则

由于k1+c1>0，显然，如果σ＝0，则r1＝0，r2＝0且因此，根据定义的切换函数σ进一步构造一个李亚普若夫函数二V2：则

假设线控转向系统中的参数不确定部分及外加干扰项变化缓慢，取进一步构造一个李雅普诺夫函数三V3：其中，为f的估计误差， 为f的估计值；γ为一个正的常数；

则有

基于构造的函数，将滑模容错控制器设计为：其中，在满足设计要求的条件下，h和β为正的常数；

四、根据设计的容错控制器确定其自适应律：容错控制器的自适应律为：

容错控制器的设计过程还需要进一步确定其中的参数；

基于容错控制器的自适应律可以进一步得到：其中，

通过上述方程可以发现，如果保证Q为正定矩阵，则有考虑到

因此，通过对容错控制器中的常数h、c1和k1的值进行合理选取，可使|Q|>0，从而保证Q为正定矩阵，满足 恒成立，达到容错控制器的设计要求；

在容错控制器的设计过程中，根据拉萨尔不变性原理可知：当取 时，r≡0，σ≡0，则t→∞时，z→0，σ→0，从而z1→0，z2→0，

则x1→xd,

令θs为转角传感器测量到的电机转角，则x1＝θm＝θs‑fs；

又因为 所以有

2.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆线控转向的容错控制器，其特征在于：所述转向电机的转角传感器故障和故障电压通过一个故障观测器监测得到，所述故障观测器用于同步获取转向电机的转角传感器故障和输出电压的执行器故障。

3.根据权利要求2所述的无人驾驶车辆线控转向的容错控制器，其特征在于：所述容错控制器应用于线控转向系统中，并使得所述线控转向系统在发生转角传感器故障和执行器故障中的任意一个或两个时，均能根据故障信息进行自动补偿，进而使得车辆的实际的前轮转角有效跟踪期望的前轮转角。

4.一种无人驾驶车辆线控转向的容错控制器的设计方法，其特征在于：所述容错控制器的设计方法用于设计如权利要求1‑3任意一项所述的容错控制器，设计方法包括如下步骤：定义容错控制器中的跟踪误差r1；

定义容错控制器中的切换函数σ；

根据所述跟踪误差r1、切换函数σ以及线控转向系统的状态方程设计一个滑模容错控制器；以所述滑模容错控制器作为所需的容错控制器；

根据设计的所述容错控制器确定其自适应律。

5.根据权利要求4所述的无人驾驶车辆线控转向的容错控制器的设计方法，其特征在于：所述跟踪误差r1为：r1＝x1‑xd；

其中，xd为期望的转向电机转角；

根据所述容错控制器的状态量x1和x2的定义，则有：

6.根据权利要求5所述的无人驾驶车辆线控转向的容错控制器的设计方法，其特征在于：所述切换函数σ为：σ＝k1r1+r2；

其中，k1为满足设计要求的一个常数，且k1>0。

7.根据权利要求6所述的无人驾驶车辆线控转向的容错控制器的设计方法，其特征在于，所述滑模容错控制器的设计方法包括如下步骤：根据所述跟踪误差r1构造一个李亚普若夫函数一V1：令

其中，c1为正的常数，r2为虚拟控制项；

则有

且

由于

则

由于k1+c1>0，显然，如果σ＝0，则r1＝0，r2＝0且因此，根据定义的所述切换函数σ进一步构造一个李亚普若夫函数二V2：则

假设线控转向系统中的参数不确定部分及外加干扰项变化缓慢，取进一步构造一个李雅普诺夫函数三V3：其中， 为f的估计误差， 为f的估计值；γ为一个正的常数；

则有

基于构造的函数，将所述滑模容错控制器设计为：其中，在满足设计要求的条件下，h和β为正的常数。

8.根据权利要求7所述的无人驾驶车辆线控转向的容错控制器的设计方法，其特征在于：所述容错控制器的自适应律为：

9.根据权利要求8所述的无人驾驶车辆线控转向的容错控制器的设计方法，其特征在于，基于所述容错控制器的自适应律可以进一步得到：其中，

通过上述方程可以发现，如果保证Q为正定矩阵，则有考虑到

因此，通过对所述容错控制器中的常数h、c1和k1的值进行合理选取，可使|Q|>0，从而保证Q为正定矩阵，满足 恒成立，达到容错控制器的设计要求。

10.根据权利要求9所述的无人驾驶车辆线控转向的容错控制器的设计方法，其特征在于：在容错控制器设计过程中，根据拉萨尔不变性原理可知：当取 时，r≡0，σ≡0，则t→∞时，z→0，σ→0，从而z1→0，z2→0，

则x1→xd,

令θs为转角传感器测量到的电机转角，则x1＝θm＝θs‑fs；

又因为 所以有