[發明專利]一種針對執行機構故障的航天器容錯控制方法與驗證裝置

有效

• 申請號: 201610367586.4
• 申請日: 2016-05-30
• 公開（公告）號: CN106020165B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 郭雷;張培喜;喬建忠;許昱涵;吳克堅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 成金玉,盧紀

技術領域

本發明涉及一種針對執行機構故障的航天器容錯控制方法與驗證裝置及驗證方法，所涉及的系統是一種通用化的驗證裝置，能夠提供不同類型的故障，并能為不同類型的容錯控制方法提供對比分析驗證平臺；所涉及的容錯控制方法對干擾和執行機構故障具有抑制能力，能夠快速實現姿態控制系統的可靠控制，本發明屬于航天器的姿態控制領域。

背景技術

航天器由于其造價昂貴，所以對航天器安全運行的基本要求是整星的高可靠性。據統計，在1957至1988的30年間，發生災難性事故的航天器約有140顆，1986年美國“挑戰者”號航天飛機失事造成機組人員全部遇難，1990年“阿利安”火箭發射爆炸造成經濟損失約3億美元，1999年雅典娜2號、德爾它2號、美國大力神4B和日本H2運載火箭等發射相繼失敗造成經濟損失約13億美元；2003年，美國哥倫比亞號航天飛機在返回途中失事造成宇航員全部遇難，因此對于提高航天器的可靠性，提高航天器姿態控制系統的容錯控制能力已經成為保證航天器任務的重要措施。

傳統的方式是通過采用硬件冗余的方式來提高系統的可靠性，但是同時也帶來載荷受限，結構設計復雜的問題，因此從算法軟件上提高航天器姿態系統可靠性已經逐步成為一大重要研究方向，現有的容錯控制方法有多種多樣，但是部分容錯控制方法并沒有同時考慮實際航天器系統中廣泛存在環境干擾等干擾力矩，對于系統中同時存在干擾與故障情況下的研究較少；此外現有的抗干擾容錯方法是一類主動型控制方法，在現有航天器器部件可靠性已經大大提高的基礎上，繼續采用主動容錯方式會帶來計算復雜的問題，會加大航天器上星載計算機的負擔。

傳統的航天器控制系統驗證裝置大多針對一類具體任務、具體型號搭建，在航天器控制系統回路中均由單一的控制方法對于開展科學研究缺少通用性和普適性；此外，傳統的航天器控制系統測試平臺對于干擾和故障的情況都考慮較少，并沒有充分考慮航天器系統的實際工作狀況，缺少完備性。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種針對執行機構故障的航天器容錯控制方法與驗證裝置及驗證方法，結構簡單，計算方便，既能夠有效抑制外部干擾的影響，又具有容錯能力的抗干擾容錯控制算法，從而保證航天器姿態控制系統在具有抗干擾能力情況下實現容錯功能，能有效提高航天器系統的可靠性；并進一步提出了一個具有通用性、普適性及完備性的航天器驗證裝置及驗證方法。