[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

说明书

本发明公开了一种考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法和系统，该方法包括：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。本发明综合考虑时间约束、任务要求以及故障引起的可靠性下降等因素设计了健康评估指标，并利用精细积分思想对指标进行了高速度、高精度、高稳定度的解算，从而实现了受扰系统健康状态的在轨快速评估。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，尤其涉及一种考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法和系统。

背景技术

在航天器健康管理中，需要对控制系统的健康状态进行评价，从而为后续决策提供依据。因此，需要健康评估指标能够反映系统的真实状态，并且算法应具备速度快、精度高的特点，以适用在轨健康管理的需求。

目前，关于航天器控制系统健康管理的研究还处于起步阶段，现有方法还不是很完善，主要存在以下不足：

(1)忽略了系统实际运行过程中的空间干扰作用影响。航天器在实际运行过程中不可避免地会受到各种干扰作用。干扰的存在会加速故障的恶化、引起控制偏差的扩散并造成有限资源的浪费，进而削弱系统的性能和重构能力。因此，要描述一个控制系统的实际健康状态，需要考虑环境干扰等影响因素。

(2)未考虑健康评估指标的计算问题。对于卫星等复杂系统而言，由于星载计算机性能有限以及任务的重要性等原因，指标的求解算法必须满足高精度以及高速率等要求，以便能够实现在轨应用。现有的健康评估指标算法严重影响了实用性与适用性，有必要开展适用于在轨健康管理的快速算法的研究。

鉴于上述现有健康评估研究的不足，亟需提出一种考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评价方法。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法和系统，综合考虑时间约束、任务要求以及故障引起的可靠性下降等因素设计了健康评估指标，并利用精细积分思想对指标进行了高速度、高精度、高稳定度的解算，从而实现了受扰系统健康状态的在轨快速评估。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法，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。

本发明还公开了一种考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估系统，包括：

模型建立模块，用于建立包含干扰与时间约束的航天器故障模型；

解析模块，用于对所述航天器故障模型进行解析，确定可重构评价指标；

解算模块，用于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^*；

评估模块，用于将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。

本发明具有以下优点：