[发明专利]一种静止轨道电推进卫星故障检测方法及位置保持方法

权利要求书

1.一种静止轨道电推进卫星故障检测方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：通过Lagrange行星运动方程建立静止轨道卫星受环境摄动下的瞬时轨道运动模型，所述的环境摄动包括地球非球形摄动R_ENP、日月引力摄动R_LSP、太阳光压摄动R_SRP；

步骤二：在步骤一建立的静止轨道卫星受环境摄动下的瞬时轨道运动模型基础上，通过平均法计算三种环境摄动引起的平均轨道要素和短周期项，建立静止轨道卫星受环境摄动下的平均轨道运动模型；

步骤三：通过Gauss摄动方程和推力器布局建立静止轨道卫星受控制力作用下的轨道运动模型，并将模型线性化；

步骤四：基于步骤二建立的静止轨道卫星受环境摄动下的平均轨道运动模型和步骤三建立的静止轨道卫星受控制力作用下的轨道运动模型，推导静止轨道卫星受所有力作用下的轨道运动模型；静止轨道卫星受所有力作用下的轨道运动模型如公式(25)所示；

其中，B(σ)是关于σ的线性函数矩阵，w和v分别表示表示系统噪声和量测噪声；

步骤五：设计故障检测器，并验证所设计故障检测器的收敛性；

步骤五具体实现方法如下，

步骤5.1：设计故障检测器，通过故障检测器跟踪推力器故障引起的推力变化；

当推力器处于故障状态时，实际输出推力由已知变为未知；离散并反解如公式(25)所示的状态方程获得实际推力u与状态量的映射关系，其中属于超前状态信息；

引入辅助变量ξ用于观测故障状态下的实际推力u；

引入线性观测器用于描述估计推力的递推关系；

设计系数矩阵Γ和Ψ实现估计推力对实际推力u的有效跟踪，设计的参数如下：

将公式(27)和公式(28)带入公式(26)，获得辅助变量ξ的递推表达式，如公式(30)所示；

当且仅当Γ＝ΨB^-1，辅助变量ξ的递推只取决于前一时刻的轨道信息，不需要对未来轨道信息进行预测，如公式(31)所示；

公式(27)和公式(31)共同组成所设计故障检测器的动力学方程，通过故障检测器跟踪推力器故障引起的推力变化；

步骤5.2：验证所设计故障检测器的收敛性；

定义如公式(32)所示的推力估计误差：

将公式(27)和公式(31)带入公式(32)：

在公式(33)右端增加u_ε构造e_ε，获得推力估计误差的递推表达式：

当ε趋于无穷时，e_ε趋于零；因此，推力估计误差是渐进稳定的，且最终收敛于零；当Ψ＜I，即γ₁＜1,γ₂＜1,γ₃＜1时，所设计的故障检测器具有良好的局部性能，即验证所设计的故障检测器使推力估计误差渐进稳定，且最终收敛于零。