一种基于未知输入观测器的卫星执行机构故障诊断方法

摘要

一种基于未知输入观测器的卫星执行机构故障诊断方法，能够在不需要对执行机构相关物理量进行直接测量的情况下，实现不同通道动量轮的故障隔离。该方法基本流程为：首先，建立用于描述执行机构和惯性敏感器之间输入输出关系的解析模型，选择执行机构故障隔离策略；然后，根据结构化残差设计要求，将非目标执行机构故障看作未知输入，设计未知输入观测器，获得与非目标执行机构故障解耦的残差，选取残差的范数作为残差评价值，并根据区间分析的方法得到相应的阈值，进而确定系统是否发生了目标执行机构故障，完成该残差的故障决策；最后，综合各个残差的故障决策结果，由故障分离策略确定系统执行机构故障的具体位置。

主权项

一种基于未知输入观测器的卫星执行机构故障诊断方法，其特征在于步骤如下：(1)建立用于描述卫星的执行机构和惯性敏感器之间输入输出关系的故障诊断模型，确定故障隔离策略；所述故障诊断模型为：$\left\{\begin{array}{c}x(k+1)=Ax\left(k\right)+Bu\left(k\right)+\underset{i=1}{\overset{N_a}{\Sigma }}{\eta }_i^a\left(k\right){f_i}^a\\ y\left(k\right)=Cx\left(k\right)\end{array}\right.$其中，k表示离散的时间，x(k)表示第k步的系统状态量卫星本体角速度，A表示系统状态矩阵，B表示系统输入矩阵，u(k)表示系统输入量，N_a表示可能发生故障的执行机构的数目，f_i^a表示第i个执行机构的故障特征，表示相应的故障模式，y(k)表示系统观测量，C表示系统观测矩阵；构造故障隔离策略，即广义残差组S_UIO：1代表Fault，0代表No fault；所述广义残差组S_UIO即设计N_a个残差生成器，使得残差r_i^a满足仅对f_i^a解耦，i＝1,…,N_a；(2)根据步骤(1)中的故障诊断模型确定基于未知输入观测器的执行机构故障隔离残差生成器；(3)根据步骤(2)中的残差生成器，计算残差评价值与相应的阈值，并确定残差的故障决策关系；(4)重新选定未知输入矩阵，重复执行步骤(2)‑(3)，得到一组残差的故障决策结果，根据步骤(1)中确定的广义残差组S_UIO，确定发生故障的执行机构的位置。