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基于模型的卫星姿控系统鲁棒故障诊断技术

专 业: 飞行器设计
关键词: 姿态控制 鲁棒故障诊断 卫星 自适应模糊门限
分类号: V474
形 态: 共 108 页 约 70,740 个字 约 3.384 M内容
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内容摘要


该学位论文结合两项连续的国家重点课题,即:

国防九五预研项目49。

1.2—卫星故障模式及演示系统技术研究,以及国防十五预研项目413200204—卫星长寿命高可靠性技术。

主要对具有不确定的模型的故障诊断技术进行研究,并通过在三轴稳定卫星姿态控制系统为应用背景,进行技术验证和评估。

具体包括如下研究内容:

对三轴稳定卫星的姿态控制系统进行分析,从故障诊断应用模型的角度出发,建立了一种三轴稳定卫星的姿态控制系统动力学模型与仿真模型。

针对某型号卫星确定了系统参数。

给出了基于不确定性模型诊断的一般框架结构。

以姿态喷气控制系统为背景,系统的论述了具有外加干扰系统的残差生成方法。

该文提出一种基于自适应模糊门限的故障检测方法,目前基于模型的故障诊断中大多采用固定门限值进行故障的监测,这种方法容易造成虚警和漏报。

提出的自适应模糊门限充分考虑系统的工作状态对于残差的影响,同时也充分利用系统的启发性知识对门限进行修正。

这种方法在很大程度上可以提高诊断的准确性。

在轮控系统中应用这种方法并与常值门限进行了比较,证明了这种方法可以明显提高诊断精度。

研究了一种基于H<,∞>控制技术的诊断方法。

研究了一种具有容错能力的函数观测器,解决了常规态观测器在部分传感器故障时,会导致整个故障诊断模型系统的误诊而无法继续使用的问题。

这种方法,对诊断模型进行降维重构,隔离故障传感器输入。

通过这种方法,可利用可靠部分的传感器输出估计部分状态变量,继续进行重构系统的诊断。

该方法与星务管理系统相结合,可以通过在线重构与恢复提高诊断系统的自主能力……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 绪论
1.1课题研究的背景及其意义
1.1.1课题来源
1.1.2研究的目的、意义
1.2国内外鲁棒故障诊断技术研究现状及分析
1.2.1一般故障诊断技术概述
1.2.2鲁棒故障诊断诊断技术发展进程
1.3基于模型的鲁棒故障诊断技术
1.3.1模型不确定性
1.3.2建模误差及扰动的敏感性
1.3.3不确定性系统的鲁棒诊断方法
1.4本文主要工作及研究内容
第2章 三轴稳定卫星姿控系统分析及建模
2.1引言
2.2卫星姿态控制技术概述
2.2.1反作用飞轮控刚体姿态动力学
2.2.2卫星姿态运动学模型
2.2.3反作用飞轮数学模型
2.2.4姿态敏感器模型
2.2.5系统模型建立与控制器设计
2.2.6星体相对于轨道坐标系的姿态信息模块
2.3基于模型的卫星姿控系统故障诊断
2.4本章小结
第3章 基于奇异值分解的姿控系统多重故障诊断技术及其应用
3.1引言
3.2具有外界干扰的姿控系统故障诊断问题
3.2.1三轴稳定卫星的喷气控制
3.2.2基于未知输入观测器的故障诊断方法
3.3基于奇异值分解的故障诊断方法
3.3.1奇异值分解定理
3.3.2基于奇异值分解的鲁棒故障诊断技术
3.3.3姿控系统鲁棒残差生成及故障检测过程
3.4应用仿真计算
3.5本章小结
第4章 姿控系统的自适应门限确定及其应用
4.1引言
4.2动量轮控系统的自适应门限确定问题
4.2.1动量轮控系统模型
4.2.2自适应门限技术在轮控系统中的应用
4.3模糊自适应门限方法
4.3.1模糊逻辑的残差评估
4.3.2模糊逻辑的自适应门限
4.4自适应的模糊门限在姿控系统中的应用
4.5本章小结
第5章 H∞控制技术在姿控系统故障诊断中的应用
5.1引言
5.2喷气控制系统不确定性问题
5.2.1系统的残差
5.2.2参考模型
5.2.3最优化指标
5.3H∞控制理论简述
5.3.1问题描述
5.3.2 H∞滤波问题
5.4基于多项式的残差生成器设计
5.4.1有理矢量空间的多项式基计算
5.4.2方法总结
5.5三轴稳定卫星的喷气控制
5.6本章小结
第6章 容错函数观测器设计及其应用
6.1引言
6.2容错问题及理论
6.2.1函数状态观测器
6.2.2容错函数观测器
6.3应用实例及仿真计算
6.4本章小结
结论
参考文献

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中图分类: > V474 > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 航天器及其运载工具 > 人造卫星

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