基于跟踪微分器的姿控喷管故障检测

发布时间：2021-02-08 09:53

　　针对航天飞行器姿控喷管故障的检测问题,提出了一种基于跟踪微分器（TD）的故障检测方法。该方法在考虑测量噪声、安装误差、转动惯量误差、姿控喷管特性、质心偏移等因素的基础上,设计了带低通滤波器的跟踪微分器,用来估计姿控喷管的输出力矩,并根据上述对象的实际偏差设计了无故障时估计力矩随指令力矩变化的力矩包络,即在无故障时估计力矩不会超出包络,通过检测估计力矩是否超出包络来判断是否发生故障。通过数学仿真,表明该方法能有效检测航天飞行器姿控喷管的故障,检测成功率高并且几乎没有误检。 

【文章来源】：宇航学报. 2020,41(02)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

模型喷管布局

仿真初始姿态为[0°,0°,0°],目标姿态为[50°,50°,50°],控制器为采用极限环方法,各通道独立控制。以x轴为例,仿真如图2所示。图2表示跟踪微分器跟踪轴x的角加速度曲线,可见跟踪微分器的性能良好。

对第一组仿真,仿真初始姿态为[0°,0°,0°],目标姿态为[50°,50°,50°],控制器为采用极限环方法,各通道独立控制,在三轴均大角度机动时姿态会发散,各通道角速度耦合严重,验证在此极端情况下的包络选取的合理性。该组仿真共进行了2552次,每次仿真10 s。其中有81次辨识的力矩曲线越过了包络线,但其中越过包络线时间最长的一次也仅仅持续了0.004 s,此值远小于tconti=0.02 s,因此可认为此情况下误检率为0。图3给出该组仿真中某次仿真的曲线。对第二组仿真,初始姿态[0°,0°,0°],目标姿态[10°,10°,10°],其余条件与第一组相同。该组仿真共进行了884次,每次仿真10s。其中有0次辨识的力矩曲线越过了包络线,因此可认为此情况下误检率为0。图4给出该组仿真中某次仿真的曲线。

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3023736