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卫星姿态控制系统故障预测方法综述

宇航学报 2023年第6期44卷 829-840页

作者：曲直张高飞孟子阳许瑞钦清华大学精密仪器系北京100084 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192

结合目前卫星姿态控制系统(ACS)故障预测技术的迫切需求,回顾了故障预测技术研究进展,归纳梳理了知识驱动方法和数据驱动方法的特点,总结并指出了卫星姿态控制系统故障预测技术面临的技术难点。在此基础上,重点阐述了知识和数据联合驱... 详细信息

结合目前卫星姿态控制系统(ACS)故障预测技术的迫切需求,回顾了故障预测技术研究进展,归纳梳理了知识驱动方法和数据驱动方法的特点,总结并指出了卫星姿态控制系统故障预测技术面临的技术难点。在此基础上,重点阐述了知识和数据联合驱动方法在当前和未来的关键问题与解决途径,从知识和数据并行模式、引导模式、反馈模式三个分支给出了相应关键技术后续发展的方向与思路。

关键词：卫星控制姿态控制系统故障预测技术知识与数据联合驱动方法并行、引导和反馈模式

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SZ-7伴星姿态控制系统设计及在轨试验

宇航学报 2011年第3期32卷 495-501页

作者：李东朱振才张锐陈宏宇张静万松上海微小卫星工程中心上海200050

中国SZ-7飞船伴星(BX-1)姿态控制系统已在轨正常运行一年多,圆满地完成了各项任务。至2009年10月所有部件工作正常,运行稳定。在轨运行期间伴星控制系统表现出良好的特性,与同类卫星控制系统相比,伴星控制系统具有体积小、质量轻、多任... 详细信息

中国SZ-7飞船伴星(BX-1)姿态控制系统已在轨正常运行一年多,圆满地完成了各项任务。至2009年10月所有部件工作正常,运行稳定。在轨运行期间伴星控制系统表现出良好的特性,与同类卫星控制系统相比,伴星控制系统具有体积小、质量轻、多任务、高安全性、高机动性等特点,分析并总结伴星姿控系统对于丰富小卫星控制系统设计经验,提高设计水平具有重要的意义,对今后类似小卫星平台的设计具有重要的参考价值。

关键词：微小卫星神舟七号姿态控制系统在轨试验

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姿态控制系统冗余设计方法与半实物仿真试验

航天控制 1997年第3期15卷 46-54页

作者：肖利红杨德生北京航天自动控制研究所 100854

从系统冗余的角度研究了提高运载火箭姿态控制系统可米住的途径，论述了捷联／捷联，平台／捷联冗余姿态控制系统的组成和工作原理，介绍了用姿态角判别故障和用姿态角速度判别故障的两种故障诊断、切换和重构的模式。对捷联／捷联冗余... 详细信息

从系统冗余的角度研究了提高运载火箭姿态控制系统可米住的途径，论述了捷联／捷联，平台／捷联冗余姿态控制系统的组成和工作原理，介绍了用姿态角判别故障和用姿态角速度判别故障的两种故障诊断、切换和重构的模式。对捷联／捷联冗余方案进行了半实物仿真试验。

关键词：冗余技术姿态控制系统运载火箭

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深空探测航天器姿态控制系统故障定位

控制理论与应用 2019年第12期36卷 2093-2099页

作者：叶正宇程月华韩笑冬姜斌南京航空航天大学航天学院江苏南京211100 南京航空航天大学自动化学院江苏南京211100 中国空间技术研究院通信卫星事业部北京100830

执行机构与敏感器故障检测与定位是深空探测任务卫星平台可靠运行的前提和保障.本文从数据的角度出发,结合姿控系统工作机理,提出一种基于神经网络和支持向量机结合的故障诊断方法用于检测并定位故障.故障诊断方法分为3步,首先采集姿控... 详细信息

执行机构与敏感器故障检测与定位是深空探测任务卫星平台可靠运行的前提和保障.本文从数据的角度出发,结合姿控系统工作机理,提出一种基于神经网络和支持向量机结合的故障诊断方法用于检测并定位故障.故障诊断方法分为3步,首先采集姿控系统的状态信息,采用神经网络对闭环姿控系统中未知动态特性建模并进行预测;然后将姿控系统敏感器信号与神经网络预测输出比较生成残差并提取故障特征;最后采用支持向量机辨识残差特征检测故障,并结合运动学特性分析定位故障.仿真结果表明本文所提方法可以有效提取、辨识故障特征,实现执行器与敏感器的故障检测定位.

关键词：故障定位神经网络支持向量机姿态控制系统

使用单框架控制力矩陀螺的空间站姿态控制系统建模与仿真

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宇航学报 2003年第2期24卷 126-131页

作者：汤亮贾英宏徐世杰北京航空航天大学宇航学院北京100083 哈尔滨工业大学航天工程与力学系哈尔滨150001

研究使用单框架控制力矩陀螺群 (SGCMGs)的空间站的姿态控制。完成空间站在轨三轴稳定飞行模式下的动力学和执行机构的建模。基于最小二乘意义下的伪逆原理设计了 SGCMGs的控制律。对于框架构形的隐奇异 ,采用零运动躲避的算法。同时建... 详细信息

研究使用单框架控制力矩陀螺群 (SGCMGs)的空间站的姿态控制。完成空间站在轨三轴稳定飞行模式下的动力学和执行机构的建模。基于最小二乘意义下的伪逆原理设计了 SGCMGs的控制律。对于框架构形的隐奇异 ,采用零运动躲避的算法。同时建立了框架电机的动力学、干扰和控制器的仿真模型。提出了适合工程应用的SGCMGs构形显奇异和饱和奇异的工程性的判断条件及卸载方法。为了探讨伺服机构对系统响应特性的影响 ,进行了分系统级的仿真。仿真模型中包括了空间环境力矩、敏感器及姿态确定模型。仿真中使用了五棱锥构形的SGCMGs,这种构形具有好的冗余度和大的角动量包络。仿真结果验证了五棱锥构形

关键词：空间站姿态控制系统单框架控制力矩陀螺敏感器建模仿真

基于自适应控制的球载吊篮姿态控制系统鲁棒性优化策略

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西北工业大学学报 2014年第2期32卷 309-314页

作者：王鸿辉袁朝辉何长安西北工业大学陕西西安710072

平流层球载吊篮姿态控制系统属于一类典型的非匹配不确定非线性系统,通过自适应PID控制方法的应用,在一定程度上改善了控制系统控制器的控制性能。但由于其缺乏稳定性分析及参数确定困难,限制了其进一步的应用。为此,提出一种新型多滑... 详细信息

平流层球载吊篮姿态控制系统属于一类典型的非匹配不确定非线性系统,通过自适应PID控制方法的应用,在一定程度上改善了控制系统控制器的控制性能。但由于其缺乏稳定性分析及参数确定困难,限制了其进一步的应用。为此,提出一种新型多滑模控制方法对该控制器进行鲁棒性优化设计,不仅降低了不确定参数下控制器的复杂性,且使其对非线性、参数时变或摄动、不确定性以及外干扰等具有较强鲁棒性,自适应PID控制器的控制精度也得到了有效提高。

关键词：姿态控制系统自适应PID控制不确定非线性系统多滑模鲁棒性

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姿态控制系统干扰的补偿和测量方法

航天控制 1993年第4期11卷 1-14页

作者：王贵斌北京航天自动控制研究所

本文根据系统完全补偿条件,证明了弹体姿态运动俯仰和偏航通道不能对干扰完全补偿,而滚动通道则能完全补偿。文中叙述了俯仰通道非完全补偿的方法,并提出克服伺服系统动态特性对补偿影响的设想。讨论了用冲角表、角加速度计和观测器测... 详细信息

本文根据系统完全补偿条件,证明了弹体姿态运动俯仰和偏航通道不能对干扰完全补偿,而滚动通道则能完全补偿。文中叙述了俯仰通道非完全补偿的方法,并提出克服伺服系统动态特性对补偿影响的设想。讨论了用冲角表、角加速度计和观测器测量干扰的方法。还阐述了采用反馈实现干扰静态补偿的方法。

关键词：姿态控制系统干扰测量补偿

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姿态控制系统数控模型仿真软件设计

航天控制 1991年第3期9卷 57-66页

作者：吴长才北京航天自动控制研究所

本文详细分析了运载火箭姿态控制系统的箭体数控模型的特点。提出运用组合算法进行运载火箭姿态控制系统数控模型仿真软件设计,介绍了箭体方程、数控差分方程常用的计算方法。所设计的仿真软件结构和处理技巧,对于缩短仿真时间,完成各... 详细信息

本文详细分析了运载火箭姿态控制系统的箭体数控模型的特点。提出运用组合算法进行运载火箭姿态控制系统数控模型仿真软件设计,介绍了箭体方程、数控差分方程常用的计算方法。所设计的仿真软件结构和处理技巧,对于缩短仿真时间,完成各种状态下的仿真任务行之有效。通过实例计算和比较,表明这些方法和措施不仅可用于全数学仿真,亦可用于半实物仿真。

关键词：姿态控制系统数控模型运载火箭

利用能量/动量飞轮的偏置动量姿态控制系统(英文)

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Chinese Journal of Aeronautics 2004年第4期17卷 193-199页

作者：贾英宏徐世杰汤亮 Department of Astronautic Engineering and Mechanics Harbin Institute of Technology Harbin 150001China School of Astronautics Beijing University of Aeronautics and Astronautics Beijing 100083China

研究偏置动量姿态控制系统中的集成能量与姿态控制问题。利用一对正反转飞轮提供偏置角动量并同时储 /放能以满足星载设备的能源需求。滚动 /偏航运动由俯仰轴磁矩控制。设计了力矩形式的飞轮的控制律 ,使之提供期望的俯仰控制力矩 ,... 详细信息

研究偏置动量姿态控制系统中的集成能量与姿态控制问题。利用一对正反转飞轮提供偏置角动量并同时储 /放能以满足星载设备的能源需求。滚动 /偏航运动由俯仰轴磁矩控制。设计了力矩形式的飞轮的控制律 ,使之提供期望的俯仰控制力矩 ,并以给定的功率储 /放能。保持两只飞轮正反转可以完全避免飞轮控制律中的系统奇异。提出了利用动能反馈的飞轮储能功率规划方案 ,以使系统维持能量平衡 ,避免由于能量过剩引起的飞轮饱和。飞轮的最小转动惯量受最大偏置角动量和最小能量的限制 ,结合几何方法对这种限制条件进行了分析。数值仿真结果证明了控制方案的有效性。

关键词：姿态控制系统控制律星载设备偏航俯仰轴飞轮数值仿真角动量奇异能量