数据驱动的航天器控制系统执行器故障自主诊断与容错控制  

Data-Driven Autonomous Actuator Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Control for Spacecraft Control System

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作  者:徐文青 吴志刚 刘文静[2,3] 符方舟 XU Wenqing;WU Zhigang;LIU Wenjing;FU Fangzhou(School of Aeronautics and Astronautics,Sun Yat-sen University,Shenzhen 518107;Beijing Institute of Control Engineering,Beijing 100190;Science and Technology on Space Intelligent Control Laboratory,Beijing 100190)

机构地区:[1]中山大学航空航天学院,深圳518107 [2]北京控制工程研究所,北京100190 [3]空间智能控制技术全国重点实验室,北京100190

出  处:《飞控与探测》2025年第1期16-24,共9页Flight Control & Detection

基  金:国家自然科学基金(U22B6001,62473389,62103450,62373046);广东省自然科学基金(2024A1515011730);空间智能控制技术全国重点实验室开放基金课题(2023-JCJQ-LB-006-16);广东省区域联合基金项目(2023A1515110743)。

摘  要:提出一种数据驱动的航天器控制系统执行器故障自主诊断和容错控制方法。所提出的方法能够根据故障诊断结果,调用合适的状态反馈容错控制器,实现系统的状态反馈镇定。首先,表征不同故障下的系统运行模式。其次,利用黎曼几何知识和系统不同运行模式下的数据特征矩阵,设计执行器故障诊断方案。再次,设计一组数据驱动的状态反馈容错控制器,实现系统在不同运行模式下的状态反馈镇定。然后,将状态反馈容错控制器与诊断方案结合,实现航天器控制系统的执行器故障自主诊断与容错控制。最后,通过仿真实例验证理论结果的有效性和可行性。In this paper,a data-driven autonomous actuator fault diagnosis and fault-tolerant control method for spacecraft control systems is proposed.The proposed method can invoke the appropriate state feedback fault-tolerant controller according to the fault diagnosis results to achieve state feedback stabilization of the system.First,the system operating modes under different faults are described.Second,based on the knowledge of Riemannian geometry,the actuator fault diagnosis scheme is designed by using the data feature matrix of different system operating modes.Third,a set of data-driven state feedback fault-tolerant controllers are designed to achieve state feedback stabilization of the system under different operating modes.Then,the state feedback fault tolerant controllers are combined with the diagnosis scheme to realize the autonomous actuator fault diagnosis and fault-tolerant control of the spacecraft control system.Finally,the validity and feasibility of the theoretical results are verified by a simulation example.

关 键 词:航天器 数据驱动 自主故障诊断 容错控制 黎曼几何 

分 类 号:TP13[自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]

 

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