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卫星姿态控制系统基于观测器的故障检测

作　者: 杨峰
导　师: 吴爱国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: PI观测器 Luenberger观测器 H_- /H_∞ 线性矩阵不等式故障检测
分类号: V448.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

卫星在运行过程中会受到各种空间干扰力矩的影响,在这种情况下,卫星能否正常运行,以及卫星发生故障时能否及时检测出故障,是卫星故障检测所要考虑的问题。本文针对三轴稳定卫星的姿态控制系统研究了其故障检测算法,并通过仿真验证了所提算法的有效性。本文的内容包括如下几个方面:1)选用适合的姿态描述方法来描述卫星的姿态,建立了卫星姿态控制系统的数学模型,分析了卫星姿态可能发生的故障和遭受的扰动。2)采用基于Luenberger未知输入观测器的参数化方法,对卫星姿控系统进行故障检测。当系统发生执行器故障或传感器故障时,应用该方法能快速检测出故障,并且该方法能做到对某种特定形式的扰动完全解耦。3)提出了基于比例积分(PI)观测器的故障检测算法。由于PI观测器含有比例增益矩阵L、积分增益矩阵F、输出误差权矩阵K和积分权矩阵H多个参数矩阵,所以采用该方法设计的观测器能够提供更多的设计自由度。该方法引入表示系统鲁棒性和故障检测灵敏度的性能指标H∞和H ?,并将表示系统稳定性、鲁棒性和故障检测灵敏度的问题化为一组含有未知参数矩阵的线性矩阵不等式。将该方法应用到卫星姿控系统的故障检测,对卫星可能发生的故障和遭受的扰动作了仿真。仿真结果表明:采用该方法能准确检测出各种执行器故障和传感器故障,并且采用该方法得到的误差动力学系统具有良好的抗干扰能力。

卫星姿态控制系统基于观测器的故障检测

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