航天器的间接故障估计与主动容错控制 尹俊勇， 孙家瑞， 马光福， 冉光涛

《Actuators》：Indirect Fault Estimation and Active Fault-Tolerant Control for Spacecraft Junyong Yin, Jiarui Sun, Guangfu Ma and Guangtao Ran

　　

摘要

随着在轨航天器环境的日益复杂，执行器效率的下降和故障发生得更加频繁，严重威胁到了操作安全。针对那些配备反应轮且可能遭受多种执行器故障的航天器，本文设计了一种故障检测机制和主动容错控制系统。首先，提出了一种基于角速度观测器的执行器故障检测方案，并给出了故障检测的充分条件。其次，通过引入一个辅助变量，设计了一种带有角速度积分补偿的间接故障估计器，确保估计误差能够指数级收敛到一个包含原点的不变集。在检测到故障后，该间接估计器会补偿故障，并应用基于线性二次调节器的容错控制来补偿由故障引起的扭矩偏差，而无需识别具体的执行器故障。数值仿真验证了所提出的容错控制方法能够有效检测和重建执行器故障，实现了稳健的容错性能。