卫星执行器驱动信号符号故障的诊断与容错控制技术研究

This project is aimed at solving the fault diagnosis and fault tolerant control problems for satellites with actuation sign faults. Such a new type of fault can change the actuator control directions, which results in the structural uncertainty of system dynamic function，especially the uncertain abrupt change of the leading principal minors’ signs of the control gain matrix, which accelerates the loss of system performance and also brings great difficulty to the control design..This project is to research on actuation sign faults for rigid and flexible satellites, respectively, including analyzing the fault mechanism, establishing the fault model, developing new accurate fault diagnosis and fault tolerant control theories and techniques to ensure desired attitude tracking property, and accomplishing the experiments of the proposed methods using the existing semi-physical test platform, which together can provide effective theory foundations and technical supports for improving the safety of satellites.

本项目研究卫星姿态控制系统在执行器驱动信号符号故障下的故障诊断与容错控制问题。驱动信号符号故障是一种新型故障，会改变执行器的控制方向，引起系统动态函数的结构不确定性，特别是控制增益矩阵顺序主子式符号的不确定突变，加速系统性能损失的同时给控制设计带来很大困难。.本项目针对执行器驱动信号符号故障，分析其故障机理并建立数学模型；在此基础上，分别对刚体卫星和挠性卫星，提出新颖的故障精确诊断以及容错控制理论和技术，保证故障下卫星的姿态跟踪性能；利用现有半物理实验平台，实现所提理论方法的实验验证，为卫星的安全运行提供理论基础和技术支持。

本项目以国防热点问题卫星姿态控制系统容错控制为背景，研究一类卫星姿态控制系统在执行器驱动信号符号故障下的故障诊断与容错控制问题。驱动信号符号故障是指执行器所产生的力矩方向与其驱动信号的符号方向相反。首先对执行器驱动信号符号故障进行建模与检测，然后分别解决了刚体和挠性卫星姿态控制系统执行器驱动信号符号故障问题，提出了新得故障诊断和容错控制方法，保证故障定位和隔离以及姿态跟踪的精确性，最后在现有卫星姿态控制半物理仿真平台上对提出的理论方法和技术进行了有效验证。所取得成果具有重要的学术价值和实际意义。.在该基金的资助下，我们发表或录用了学术论文13篇，包括SCI检索国际期刊论文6篇；EI检索国内重要核心期刊1篇；飞控与探测1篇以及国内外重要学术会议论文5篇。.