[發(fā)明專(zhuān)利]一種航天器姿控系統(tǒng)多故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010088435.1
• 申請(qǐng)日: 2020-02-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111290366B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭祥貴;田蒙恩;李擎;張兆隆;閔高晨;蔡錚;張皓玥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)順德研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): G05B23/02
• 分類(lèi)號(hào): G05B23/02
• 代理公司: 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波;鄧琳

1.一種航天器姿控系統(tǒng)多故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型和姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；

S2、基于所述姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型和所述姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型建立航天器增廣姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型和增廣姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；

S3、基于所述增廣姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型和所述增廣姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型設(shè)計(jì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾觀測(cè)器，估計(jì)系統(tǒng)中的干擾值；

S4、基于所述增廣姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型和所述增廣姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及估計(jì)的干擾值設(shè)計(jì)魯棒故障檢測(cè)觀測(cè)器，計(jì)算殘差評(píng)價(jià)值，以及選取故障檢測(cè)閾值；

S5、根據(jù)計(jì)算的殘差評(píng)價(jià)值和故障檢測(cè)閾值確定故障發(fā)生的部位，包括執(zhí)行器、陀螺儀、姿態(tài)敏感器或以上多個(gè)部位；

S6、基于所述增廣姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型和所述增廣姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及估計(jì)的干擾值設(shè)計(jì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障隔離觀測(cè)器，對(duì)三個(gè)軸上的執(zhí)行器故障、陀螺儀故障以及姿態(tài)敏感器故障進(jìn)行重構(gòu)，并選取故障隔離閾值；

S7、根據(jù)重構(gòu)的故障值和故障隔離閾值最終確定發(fā)生故障的具體部件，包括具體的軸及軸上部件，完成多故障診斷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器姿控系統(tǒng)多故障診斷方法，其特征在于，在所述步驟S1中，所述姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型表示為：

其中x₀₁(t)表示系統(tǒng)狀態(tài)；是x₀₁(t)的導(dǎo)數(shù)；Φ(x₀₁)表示系統(tǒng)非線性函數(shù)；u₀₁(t)表示控制輸入；f_a(t)表示執(zhí)行器故障向量；d_a(t)表示干擾力矩；y₀₁(t)表示系統(tǒng)輸出；f_g(t)表示陀螺儀故障向量；d_g(t)表示陀螺儀干擾，包括陀螺漂移及測(cè)量噪聲；B是控制輸入增益矩陣；E_a是執(zhí)行器故障分布矩陣；D_a是干擾力矩分布矩陣；E_g是陀螺儀故障分布矩陣；D_g是陀螺儀干擾分布矩陣；C是輸出矩陣；

所述姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型表示為：

其中x₀₂(t)表示系統(tǒng)狀態(tài)；是x₀₂(t)的導(dǎo)數(shù)；Ψ(x₀₂,u₀₂)表示系統(tǒng)非線性函數(shù)；u₀₂表示系統(tǒng)輸入；C是輸出矩陣；y₀₂(t)表示系統(tǒng)輸出；f_s(t)表示姿態(tài)敏感器故障向量；d_s(t)表示姿態(tài)敏感器干擾，包括安裝誤差及測(cè)量噪聲；E_g2是陀螺儀故障分布矩陣；D_g2是陀螺儀干擾分布矩陣；E_s是姿態(tài)敏感器故障分布矩陣；D_s是姿態(tài)敏感器干擾分布矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的航天器姿控系統(tǒng)多故障診斷方法，其特征在于，在所述步驟S2中，所述增廣姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型表示為：

其中為系統(tǒng)增廣狀態(tài)，上標(biāo)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置；為增廣故障向量；為增廣干擾向量；是系統(tǒng)增廣輸出；為增廣增益矩陣；

所述增廣姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型表示為：

其中為系統(tǒng)增廣狀態(tài)，為增廣故障向量；為增廣干擾向量；是系統(tǒng)增廣輸出；為增廣增益矩陣。