骆天依 李化义 孟庆松

0 引言

姿态控制系统作为航天器最重要的子系统之一,由于所处空间具有复杂不确定性,极易发生故障,导致航天器失去稳定性甚至完全失效[1-3]．因此,很有必要对航天器发生的故障及时进行诊断和隔离,并设计出新的容错控制器保证航天器在轨运行期间的可靠性与安全性．

按照Frank等[4]的观点,故障诊断方法可以分为三类:基于解析模型的方法、基于信息处理的方法和基于知识的方法．其中,基于解析模型的方法作为传统的故障诊断方法,经过近50年的发展和完善,至今仍被广泛应用在航天器姿控系统故障重构和容错控制领域．然而随着航天任务难度的提升,航天器的结构和功能趋向于复杂多样化,构成航天器的元器件种类和数量不断增加,这也提高了故障诊断方法的复杂性和容错控制器的设计难度．但仍有很多学者在此领域进行着不断的探索和突破．

针对航天器执行机构故障,Li等[5]设计了扩张状态观测器对航天器姿控系统模型参数、外在干扰和执行器的饱和输出进行估计和补偿,并利用逆最优控制李雅普诺夫函数方法保证闭环系统的渐近稳定性;Zhang等[6]针对刚性航天器执行机构失效故障和饱和约束,设计了一种滑模故障估计观测器,并在此基础上利用滑模控制思想设计了相应的容错控制器;Wang等[7]首先利用自适应方法估计执行器故障模型中的未知参数,在此基础上设计出一种自适……