[发明专利]一种针对执行机构故障的航天器容错控制方法与验证装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对执行机构故障的航天器容错控制方法与验证装置及验证方法，所涉及的系统是一种通用化的验证装置，能够提供不同类型的故障，并能为不同类型的容错控制方法提供对比分析验证平台；所涉及的容错控制方法对干扰和执行机构故障具有抑制能力，能够快速实现姿态控制系统的可靠控制，本发明属于航天器的姿态控制领域。

背景技术

航天器由于其造价昂贵，所以对航天器安全运行的基本要求是整星的高可靠性。据统计，在1957至1988的30年间，发生灾难性事故的航天器约有140颗，1986年美国“挑战者”号航天飞机失事造成机组人员全部遇难，1990年“阿利安”火箭发射爆炸造成经济损失约3亿美元，1999年雅典娜2号、德尔它2号、美国大力神4B和日本H2运载火箭等发射相继失败造成经济损失约13亿美元；2003年，美国哥伦比亚号航天飞机在返回途中失事造成宇航员全部遇难，因此对于提高航天器的可靠性，提高航天器姿态控制系统的容错控制能力已经成为保证航天器任务的重要措施。

传统的方式是通过采用硬件冗余的方式来提高系统的可靠性，但是同时也带来载荷受限，结构设计复杂的问题，因此从算法软件上提高航天器姿态系统可靠性已经逐步成为一大重要研究方向，现有的容错控制方法有多种多样，但是部分容错控制方法并没有同时考虑实际航天器系统中广泛存在环境干扰等干扰力矩，对于系统中同时存在干扰与故障情况下的研究较少；此外现有的抗干扰容错方法是一类主动型控制方法，在现有航天器器部件可靠性已经大大提高的基础上，继续采用主动容错方式会带来计算复杂的问题，会加大航天器上星载计算机的负担。

传统的航天器控制系统验证装置大多针对一类具体任务、具体型号搭建，在航天器控制系统回路中均由单一的控制方法对于开展科学研究缺少通用性和普适性；此外，传统的航天器控制系统测试平台对于干扰和故障的情况都考虑较少，并没有充分考虑航天器系统的实际工作状况，缺少完备性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种针对执行机构故障的航天器容错控制方法与验证装置及验证方法，结构简单，计算方便，既能够有效抑制外部干扰的影响，又具有容错能力的抗干扰容错控制算法，从而保证航天器姿态控制系统在具有抗干扰能力情况下实现容错功能，能有效提高航天器系统的可靠性；并进一步提出了一个具有通用性、普适性及完备性的航天器验证装置及验证方法。