基于迭代学习-未知输入观测器的卫星姿控系统鲁棒故障重构  被引量:9

Robust fault reconstruction method for satellite attitude control system based on iterative learning-unknown input observer

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作  者:贾庆贤[1] 张迎春[1,2] 沈毅[3] 吴丽娜[1] 

机构地区:[1]哈尔滨工业大学卫星技术研究所,黑龙江哈尔滨150001 [2]深圳航天东方红海特卫星有限公司,广东深圳518057 [3]哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001

出  处:《系统工程与电子技术》2012年第1期120-124,共5页Systems Engineering and Electronics

基  金:国家自然科学基金(60874054);微小型航天器技术国防重点学科实验室开放基金(HIT.KLOF2009092)资助课题

摘  要:针对卫星姿控系统出现执行机构故障,提出一种基于迭代学习-未知输入观测器(iterative learning-unknown input observer,IL-UIO)的鲁棒故障重构方法。首先,考虑卫星出现空间干扰力矩、模型不确定性以及陀螺漂移,建立小角度机动时的非线性姿控系统模型。其次,采用UIO干扰解耦原理和H!控制思想,设计IL-UIO估计卫星姿态欧拉角和角速度的同时,利用IL算法实现执行机构鲁棒故障重构。并利用Lyapunov稳定性理论证明了IL-UIO稳定性和动态故障偏差最终有界,通过线性矩阵不等式(linear matrix inequaliry,LMI)工具箱求解了观测器部分参数矩阵。最后,建立卫星闭环姿控系统并进行仿真,仿真结果验证了此方法的有效性。A robust fault reconstruction method based on the iterative learning-unknown input observer(IL-UIO) is proposed for actuator fault in satellite attitude control systems(ACS).Firstly,considering space disturbance torque,model uncertainties and gyro drift,the nonlinear model of attitude control is established when a three-axis stability satellite runs in a small angle maneuver.Secondly,based on the disturbance decoupling principle of UIO and H∞ control theory,the IL-UIO is designed to estimate attitude Euler angles and angular velocities,and the IL algorithm is used to achieve actuator robust fault reconstruction.Using the Lyapunov stability theorem,the stability of IL-UIO and the ultimate boundedness of dynamic fault errors are proved,the parameter matrixes of IL-UIO are solved effectively in terms of linear matrix inequality(LMI) toolbox.Finally,mathematical simulation is performed to validate the solution in satellite closed-loop ACS,and simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm.

关 键 词:故障重构 卫星姿控系统 迭代学习观测器 未知输入观测器 

分 类 号:TP207[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]

 

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