吴红芳 王 志

1.中国空空导弹研究院，洛阳 4710092.西安工业大学计算机学院，西安 710032



基于扩展卡尔曼滤波器的航天器姿控飞轮故障诊断

吴红芳1王 志2

1.中国空空导弹研究院，洛阳 4710092.西安工业大学计算机学院，西安 710032

将未知输入卡尔曼滤波器扩展到非线性系统，并将其应用于检测航天器飞轮出现的早期渐变型故障，以提高故障检测的及时性，避免重大事故的发生。通过构造一组结构化残差实现故障分离，采用Wald序列检测方法处理滤波残差，最后给出故障判断逻辑。仿真结果验证了结论的有效性。

姿控飞轮；故障诊断；卡尔曼滤波；Wald序列

姿态轨道控制系统是航天器最复杂也是发生故障最多的分系统。根据文献[1]的一项调查显示，姿轨控分系统故障占航天器所有发生故障的30%以上。由于转动部件的存在，飞轮是姿轨控分系统中故障发生率最高的部件之一。最近几年，在航天器姿态控制系统执行器故障诊断领域已经取得了一些成就。文献[2]提出了航天器反作用轮的故障检测与诊断方法，采用状态空间逼近法，研究了非线性参数神经网络故障识别。文献[3]研究了一种航天器冗余反作用轮模型的故障检验与诊断，采用一组检测滤波器来检测故障。另外，基于专家系统的故障诊断技术也得到广泛的研究。

非线性系统的故障诊断和故障诊断的鲁棒性都是当前故障诊断研究中的热点和难点问题。作为一类构造简单、通用性强的非线性状态估计器，扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Fitering，EKF)无论是在理论研究，还是实际应用中，都受到了广泛的重视。……