姜斌,张柯,杨浩,程月华,马亚杰,成旺磊

南京航空航天大学 自动化学院,南京 211106

随着太空领域探索技术的需求与发展,现代航天技术已然成为一个国家综合科技实力的象征,不论是在经济建设还是在国防军事建设层面上都占有举足轻重的地位。随着中国航天领域技术的不断发展,为实现更复杂的深空探索任务,对卫星等空间飞行器的功能密度与系统复杂度的要求日益严格,以期有效提升空间任务执行能力,但这不可避免的增加了系统故障发生的可能性[1]。为了减少卫星在太空探测任务中对地面测控的依赖,增强在轨卫星的安全性并降低运行成本,需要提高卫星在复杂环境下的自主运行能力,使其能够最大限度地自主完成探测任务。为了实现这些目标,卫星系统需要具备容错和自修复的能力,对系统异常状况做出及时有效的响应,保证空间任务的顺利完成的同时大幅降低经济损失。比如美国在航天器故障诊断与健康管理方面也投入了大量的人力物力,使得航天器运行风险降低50%,且预算降低了30%。

姿态控制系统是卫星系统最基础、最关键的子系统之一,该系统的稳定运行是航天任务顺利执行的前提和保障,提高卫星姿态控制系统的可靠性显得重要而迫切[2-3]。然而,姿态控制系统又是故障极易发生的子系统,图1为1988—2014年间遥感卫星不同子系统发生故障的比例[4],其中37%的故障来自于控制系统。美国的预警卫星DSP-23的姿轨控系统在2008年9月发生未知故障,美国安全部不得加大投资,但仍无法挽回该卫星。……