非冗余舵面与RCS复合故障的自愈控制方法

作     者：韩拓 胡庆雷 佘智勇 刘旺魁 HAN Tuo;HU Qinglei;SHE Zhiyong;LIU Wangkui

作者机构：北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京空天技术研究所北京100074 

出 版 物：《飞控与探测》 (Flight Control & Detection)

年 卷 期：2023年第6卷第3期

页      面：1-13页

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(62203031,61960206011) 博士后创新人才支持计划(BX20220370) 中国博士后科学基金(2022M710312) 

主　　题：临近空间飞行器 非冗余舵面 执行机构故障 反推力控制 自愈控制 

摘      要：临近空间飞行器在稀-稠大气过渡阶段且反推力矢量装置(Reaction Control System,RCS)有剩余燃料的情况下,RCS对于非冗余舵面的故障补偿与在线重构具有重要意义。基于此,研究了针对非冗余舵面与RCS复合故障的自愈控制方法,以实现飞行器的安全可靠控制。首先,建立了执行机构故障等不确定影响下的姿态控制模型;其次,针对舵面故障给出了基于残差观测的故障检测与自诊断方法,设计了RCS与舵面复合故障的分离诊断策略;然后,基于非线性比例-微分控制及故障诊断信息,设计了舵面故障补偿的自愈控制器;同时,基于RCS故障喷管序列判定,设计了复合故障下RCS在线重构的自愈控制器。最后,通过某典型全弹道姿态跟踪数值仿真,验证了该方法的有效性及可靠性。