刘鹭航 张 强 王 虹 郭宝柱 张激扬 王志鹏

1. 中国航天系统科学与工程研究院，北京 100037 2. 北京控制工程研究所，北京 100094 3. 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京 100044

0 引言

随着航天技术的发展，航天器的结构和功能要求日益复杂，作为直接关系到航天器轨控、遥测、有效载荷、能源等系统安全运行的关键系统，航天器姿态控制系统是航天器的重要分系统，任务繁重，系统复杂[1]，是航天器正常工作的重要保证，控制系统的微小故障可能导致航天器性能恶化，因此，对航天器姿态控制系统进行状态监控和故障诊断非常必要[2]。控制力矩陀螺(Control Moment Gyroscope, CMG)[3]是航天器在太空调整姿态的执行部件，通过监测控制力矩陀螺运行情况，可以评估航天器姿态控制系统的健康程度，进而保证航天器的安全运行。传统评估控制力矩陀螺的方法是构建寿命与可靠性评估模型，该方法通过分析控制力矩陀螺的退化机理，构建控制力矩陀螺的可靠性模型，从而判断其健康状态。文献[4]通过分析某型控制力矩陀螺的故障模式，使用威布尔分布模型对控制力矩陀螺展开寿命与可靠性评估。文献[5]使用有限元分析和结构可靠性分析进行控制力矩陀螺有限元建模及动力学分析。

然而，可靠性分析方法不能实现控制力矩陀螺运行状态的实时监测，不能保证对故障的实时识别。随着近年来技术的不断进步，控制力矩陀螺的主要失效模式已经由单一部件突发失效引发的整体失效，转变为由于某些部件疲劳、磨损等性能退化而引起的系统性能下降或失效，亟需使用新的方法对其进行检测和评估。……