[发明专利]基于运动学和动力学模型的卫星控制系统故障诊断方法

权利要求书

1.基于运动学和动力学模型的卫星控制系统故障诊断方法，其特征在于步骤如下：

（1）建立卫星动力学子系统故障诊断模型和卫星运动学子系统故障诊断模型；

（2）根据步骤（1）中的动力学子系统故障诊断模型设计基于状态估计的残差生成器，计算残差评价值J_FD1,r(k)与相应的阈值J_FD1,th(k)；

（3）根据步骤（1）中的运动学子系统故障诊断模型设计基于状态估计的残差生成器，计算残差评价值J_FD2,r(k)与相应的阈值J_FD2,th(k)；

（4）如果J_FD1,r(k)>J_FD1,th(k)并且J_FD2,r(k)≤J_FD2,th(k)，则卫星姿态控制系统的执行机构发生了故障；如果J_FD1,r(k)>J_FD1,th(k)并且J_FD2,r(k)>J_FD2,th(k)，则卫星姿态控制系统的惯性敏感器发生了故障；如果J_FD1,r(k)≤J_FD1,th(k)并且J_FD2,r(k)>J_FD2,th(k)，则卫星姿态控制系统的光学敏感器发生了故障；否则，卫星姿态控制系统的执行机构和敏感器没有发生故障。

2.根据权利要求1所述的基于运动学和动力学模型的卫星控制系统故障诊断方法，其特征在于：所述步骤（1）中建立卫星动力学子系统故障诊断模型和卫星运动学子系统故障诊断模型，卫星动力学子系统故障诊断模型如下所示：

xg(k+1)=Ag,dxg(k)+Bg.du(k)yg(k)=Cgxg(k)]]>

其中，k表示离散的时间，x_g(k)表示第k步的动力学子系统状态量卫星本体角速度，A_g,d表示动力学子系统状态矩阵，B_g,d表示动力学子系统输入矩阵，u(k)表示动力学子系统输入量，y_g(k)表示动力学子系统观测量，C_g表示动力学子系统观测矩阵；

卫星运动学子系统故障诊断模型如下所示：

q(k+1)=Ω‾(ω(k))q(k)sb,m(k)=q~(k)⊗si(k)⊗q(k)+ns(k)||q~(k)⊗si(k)⊗q(k)+ns(k)||]]>

其中，q(k)表示第k步的运动学子系统状态量姿态四元数，为q(k)的共轭，ω(k)表示运动学子系统输入量，表示运动学子系统的与输入量相关的时变状态矩阵，s_b,m(k)表示第k步的运动学子系统观测量，s_i(k)表示与s_b,m(k)相5对应的已知量，n_s(k)表示服从高斯正态分布的测量噪声，为n_s(k)的方差，符号“～”、分别表示四元数的共轭与四元数间的乘法。