[发明专利]考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法和系统

权利要求书

1.一种考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法，其特征在于，包括：

建立包含干扰与时间约束的航天器故障模型；

对所述航天器故障模型进行解析，确定可重构评价指标；

确定航天器故障模型对应的黎卡提微分方程，对黎卡提微分方程进行求解，得到黎卡提微分方程半正定矩阵解的最小值γ^*；

将γ^*代入所述可重构评价指标，对所述可重构评价指标进行求解，得到航天器在轨健康状态评估结果；

所述包含干扰与时间约束的航天器故障模型如下：

其中，表示航天器的状态向量函数；表示航天器的控制输入向量函数；表示航天器的外部干扰函数；分别表示维数为n、m和m_d的向量空间；A表示n×n维度的状态矩阵，B_u表示n×m维度的常量矩阵，B_d表示n×m_d维度的常量矩阵；t表示当前时刻，t_f表示故障发生时刻，t_mis表示任务完成时刻；x_f表示故障发生时刻的状态向量；Λ＝diag{α₁,α₂,...,α_m}，表示执行器的失效因子矩阵；其中，α_i表示第i个执行器的失效因子，α_i∈[0,1]，i＝1,2,..., m ；

对所述航天器故障模型进行解析，确定可重构评价指标，包括：

根据常量矩阵B_u和执行器的失效因子矩阵Λ，确定执行器发生失效故障以后的等效控制矩阵B_f：

B_f＝B_uΛ

对等效控制矩阵B_f进行解析，得到一个关于和Λ的矩阵函数，记作矩阵函数其中，表示执行器的安装参数，ξ和ζ分别为执行器相对于星体本体坐标系X轴和Y轴的安装角；

根据状态矩阵A、测量矩阵C和矩阵函数确定可重构评价指标。

2.根据权利要求1所述的考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法，其特征在于，测量矩阵C的表达式如下：

其中，Q表示状态偏差项的权值矩阵，Q＝Q^T≥0。

3.根据权利要求2所述的考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法，其特征在于，根据状态矩阵A、测量矩阵C和矩阵函数确定可重构评价指标，包括：

判断在时间[t_f,t_mis]内，是否可镇定，以及，(A，C)是否可检测；

若确定可镇定、且(A，C)可检测、且矩阵函数的边界范围d满足：则确定可重构评价指标ρ：

其中，η表示性能下降的容许范围。

4.根据权利要求3所述的考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法，其特征在于，航天器故障模型对应的黎卡提微分方程：

其中，P表示半正定矩阵解，R表示能耗权值，R＝R^T＞0，P_f表示在故障状态下的解、γ表示干扰到输出的传递函数的H_∞范数上界，P(t_mis)表示任务完成时刻的解。