项目名称: 执行器故障的大型挠性卫星姿态大角度快速机动容错控制研究

项目编号: No.61503035

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 肖冰

作者单位: 渤海大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 为保障大型挠性卫星具有响应非预定任务的应急能力,要求此类卫星在执行器任何工况特别是故障下能够完成姿态大角度快速机动操作。目前现有的姿态动力学建模技术与基于执行器工作机理模型建立的故障诊断方法等已成为制约大型挠性卫星姿态大角度快速机动及其容错控制技术发展的主要瓶颈。为此,本项目将深入研究适合于大型挠性卫星姿态大角度快速机动的姿态动力学建模和挠性机构参数在轨辨识方法;在此基础上,研究执行器故障诊断问题,提出一种混合型故障诊断方法,解决基于模型与基于数据驱动的故障诊断方法的不足;在姿态机动时间、机动角度等多约束下,考虑干扰、挠性振动等不确定因素,研究执行器故障下的大型挠性卫星姿态大角度快速机动容错控制新方法。本项目旨在解决大型挠性卫星姿态大角度快速机动、故障诊断与容错控制等共性基础科学问题,为提高卫星应急处理能力与姿态控制可靠性奠定理论与技术基础。

中文关键词: 故障诊断;容错控制;有限时间控制;挠性卫星;姿态快速机动

英文摘要: To guarantee that large flexible satellites have capabilities to perform urgent or un-planned missions, those satellites usually need to accomplish large-angle fast slewing attitude maneuvers even in the presence of actuator faults. However, the existing mathematical modeling techniques for attitude control system, and the actuator dynamics model-based fault diagnosis methodologies are not appropriate to design large-angle fast slewing attitude controller and fault tolerant control law for large flexible satellites. Those issues are becoming the most of challenges that need to be addressed. As a result, this project firstly investigates the problems of attitude dynamics model establishment and on-orbital identification approach design for flexible structure’s parameters. The established mathematical model is able to precisely describe the attitude dynamic characteristics during large-angle attitude fast slewing. On the basis of this model, a hybrid fault diagnosis scheme will be presented to detect actuator faults. It can address the drawbacks of model-based and data driven-based fault diagnosis strategies. Taking constraints such as attitude slewing time and angles magnitudes into consideration, a novel large-angle fast slewing attitude fault tolerant control approach will finally be developed for large flexible satellites. External disturbances, flexible vibration, and actuator faults are explicitly addressed. This project aims to solve the common scientific problems of large-angle fast slewing attitude control, fault diagnosis, and fault tolerant control for large flexible satellites, and to provide the theoretical and technical foundation of improving satellite’s capabilities for handling urgent missions and accomplishing attitude maneuvers reliably.

英文关键词: fault diagnosis;fault tolerant control;finite-time control;flexible satellite;fast attitude slewing

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