[發明專利]基于運動學和動力學模型的衛星控制系統故障診斷方法

有效

• 申請號: 201310722240.8
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103676941A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 王大軼;邢琰;何英姿;袁泉;熊凱
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.基于運動學和動力學模型的衛星控制系統故障診斷方法，其特征在于步驟如下：

（1）建立衛星動力學子系統故障診斷模型和衛星運動學子系統故障診斷模型；

（2）根據步驟（1）中的動力學子系統故障診斷模型設計基于狀態估計的殘差生成器，計算殘差評價值J_FD1,r(k)與相應的閾值J_FD1,th(k)；

（3）根據步驟（1）中的運動學子系統故障診斷模型設計基于狀態估計的殘差生成器，計算殘差評價值J_FD2,r(k)與相應的閾值J_FD2,th(k)；

（4）如果J_FD1,r(k)>J_FD1,th(k)并且J_FD2,r(k)≤J_FD2,th(k)，則衛星姿態控制系統的執行機構發生了故障；如果J_FD1,r(k)>J_FD1,th(k)并且J_FD2,r(k)>J_FD2,th(k)，則衛星姿態控制系統的慣性敏感器發生了故障；如果J_FD1,r(k)≤J_FD1,th(k)并且J_FD2,r(k)>J_FD2,th(k)，則衛星姿態控制系統的光學敏感器發生了故障；否則，衛星姿態控制系統的執行機構和敏感器沒有發生故障。

2.根據權利要求1所述的基于運動學和動力學模型的衛星控制系統故障診斷方法，其特征在于：所述步驟（1）中建立衛星動力學子系統故障診斷模型和衛星運動學子系統故障診斷模型，衛星動力學子系統故障診斷模型如下所示：

xg(k+1)=Ag,dxg(k)+Bg.du(k)yg(k)=Cgxg(k)]]>

其中，k表示離散的時間，x_g(k)表示第k步的動力學子系統狀態量衛星本體角速度，A_g,d表示動力學子系統狀態矩陣，B_g,d表示動力學子系統輸入矩陣，u(k)表示動力學子系統輸入量，y_g(k)表示動力學子系統觀測量，C_g表示動力學子系統觀測矩陣；

衛星運動學子系統故障診斷模型如下所示：

q(k+1)=Ω‾(ω(k))q(k)sb,m(k)=q~(k)⊗si(k)⊗q(k)+ns(k)||q~(k)⊗si(k)⊗q(k)+ns(k)||]]>

其中，q(k)表示第k步的運動學子系統狀態量姿態四元數，為q(k)的共軛，ω(k)表示運動學子系統輸入量，表示運動學子系統的與輸入量相關的時變狀態矩陣，s_b,m(k)表示第k步的運動學子系統觀測量，s_i(k)表示與s_b,m(k)相5對應的已知量，n_s(k)表示服從高斯正態分布的測量噪聲，為n_s(k)的方差，符號“～”、分別表示四元數的共軛與四元數間的乘法。