[發明專利]一種反作用飛輪星上自主故障診斷方法

有效

• 申請號: 201710053249.2
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106774280B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 吳敬玉;王文妍;裴甲瑞;陸智俊;李小斌
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 潘朱慧

本發明公開了一種反作用飛輪星上自主故障診斷方法，提高衛星姿軌控分系統的運行可靠性，其含以下步驟：S1、在航天器的四個方向分別設置一個反作用飛輪，且其中部分反作用飛輪接入系統工作，并對各反作用飛輪的指令輸出進行限幅；S2、周期性采集四個反作用飛輪的運行數據；S3、診斷周期內四個反作用飛輪各自的數據狀態，若數據正常，返回執行步驟S2繼續采集數據，若數據異常，表示反作用飛輪故障，執行步驟S4；S4、對故障反作用飛輪進行隔離，切換其余健康的反作用飛輪接入系統工作。其優點是：在飛輪故障情況下，該方法能及時準確置飛輪故障標志，并對故障飛輪進行隔離；系統能在可能的條件下進行重構。

技術領域

本發明涉及衛星姿軌控分系統可靠性保證技術領域，具體涉及一種反作用飛輪星上自主故障診斷方法。

背景技術

反作用飛輪是姿軌控分系統重要單機之一，它的可靠正常工作是衛星正常運行的基本保證。當飛輪在軌出現問題時，若不能及時診斷，嚴重故障情況下回導致衛星失控。國內在軌衛星有些對飛輪沒有自主診斷，或者診斷條件不夠完善，因此，出現過因飛輪故障而進入全姿態的現象。隨著衛星的壽命要求越來越長，對飛輪的星上安全可靠的進行自主故障診斷和隔離與重構的要求也越來越迫切。

為此，衛星姿軌控分系統除了能通過遙測遙控等手段對飛輪進行故障診斷、隔離及重構外，還應具有一定的在軌自主故障檢測、主備份單機切換和系統重構的能力，以預防時間性緊迫和危險性大的故障。

衛星姿軌控分系統一般可配置4個反作用飛輪，其中X、Y和Z方向各安裝一個，分別沿X_b、Y_b、Z_b軸方向安裝，斜裝輪(RWS)與衛星b系坐標軸X_b、Y_b、Z_b的夾角相等(54°44′)。在正常工作時，三個正交輪工作，斜裝輪為冷備份，在某一正交飛輪故障情況下可用斜裝輪來代替故障輪。

反作用飛輪的角動量矢量的方向定義如下：垂直于安裝面，指向飛輪的殼體方向為正，反之為負。四個反作用飛輪中，三個反作用飛輪分別沿衛星本體(三軸)坐標系，其角動量正矢量分別指向X_b軸、Y_b軸、Z_b軸方向。斜裝反作用飛輪與衛星本體(三軸)坐標系的三個軸X_b、Y_b、Z_b成等傾角(β＝54°44')安裝，如圖1所示。

發明內容

本發明的目的在于提供一種反作用飛輪星上自主故障診斷方法，通過對飛輪的加斷電狀態，通訊口狀態以及數據指令執行的正確性進行多重聯合診斷，從而實現對飛輪的健康性判斷，當其中一個飛輪故障時，能夠進行該故障飛輪的切除隔離，并采用其他飛輪進行控制實現系統重構，保證系統運行不受影響。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種反作用飛輪星上自主故障診斷方法，提高衛星姿軌控分系統的運行可靠性，其特征是，包含以下步驟：

S1、在航天器的四個方向分別設置一個反作用飛輪，且其中部分反作用飛輪接入系統工作，并對各反作用飛輪的指令輸出進行限幅；

S2、周期性采集四個反作用飛輪的運行數據；

S3、診斷周期內四個反作用飛輪各自的數據狀態，若數據正常，返回執行步驟S2繼續采集數據，若數據異常，表示反作用飛輪故障，執行步驟S4；

S4、對故障反作用飛輪進行隔離，切換其余健康的反作用飛輪接入系統工作。

上述的反作用飛輪星上自主故障診斷方法，其中，步驟S1中：

所述反作用飛輪設置的四個方向分別為航天器與衛星b系的3個坐標軸方向X、Y、Z以及與上述3個坐標軸X、Y、Z的夾角相等的S方向。