[發明專利]一種基于平衡方程等價性的陀螺故障診斷方法

有效

• 申請號: 201510595879.3
• 申請日: 2015-09-17
• 公開（公告）號: CN105300406B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 雷擁軍;劉潔;姚寧;宗紅;朱琦;李晶心;曹榮向;何海鋒;趙江濤
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本發明一種基于平衡方程等價性的陀螺故障診斷方法，公開了一種適用于航天器陀螺故障診斷方法，首先將具有冗余測量的5個陀螺以四個陀螺為一組合形成5個陀螺組，并在每一陀螺組中任意選擇一組平衡方程計算其平衡方程系數及平衡方程誤差；然后，針對每組陀螺根據其平衡方程系數計算得到與構型相關參量，并將該參量與設定的故障閾值的乘積作為故障判斷依據值；最后，將每組陀螺的平衡方程誤差與其計算故障判斷依據值進行比較，根據所有陀螺組比較結果對故障陀螺進行定位。本發明基于陀螺組平衡方程之間的等價性結論，以算法最小計算量基礎上實現了陀螺故障準確診斷效果，同時對故障判斷閾值給出了明確的選取原則，具有很強的工程可操作和可實現性。

技術領域

本發明涉及航天器姿態控制領域，特別是一種基于平衡方程等價性的陀螺故障診斷方法，用于進行航天器上配置陀螺的故障診斷。

背景技術

衛星控制系統中，姿態測量敏感器陀螺的測量是獲取星體角速度實現星體姿態有效控制的關鍵部件，是影響航天器穩定運行和制約航天器在軌壽命關鍵因素。雖然航天器系統僅配置3個測量軸不共面的陀螺便能實現對星體三軸角速度測量，但為了保證航天器長壽命和高可靠穩定運行，控制系統一般配置多于三個的冗余陀螺。

航天器陀螺故障診斷一般基于冗余陀螺中的四個陀螺測量所形成平衡方程的誤差來對陀螺故障進行判斷，即由3個陀螺測量值計算得到的星體角速度在其它陀螺測量軸方向上投影與其測量的偏差作為故障判斷依據。為了對故障陀螺定位，參與平衡方程陀螺故障診斷的陀螺數目不能少于5。5個陀螺中任意四個陀螺組合不妨記為{i、j、k、l}，可根據其測量輸出Δgi、Δgj、Δgk、Δgl及其安裝單位矢量VGi、VGj、VGk、VGl建立如下四個不同形式的平衡方程：

εijkl＝|kijkl,iΔgi+kijkl,jΔgj+kijkl,kΔgk-Δgl| (1a)

εijlk＝|kijlk,iΔgi+kijlk,jΔgj+kijlk,lΔgl-Δgk| (1b)

εilkj＝|kilkj,iΔgi+kilkj,lΔgl+kilkj,kΔgk-Δgj| (1c)