《微小衛星編隊的自主協同容錯控制技術研究》是依託浙江大學，由蒙濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：微小衛星編隊的自主協同容錯控制技術研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：蒙濤
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微小衛星編隊的可靠性和壽命問題是制約衛星編隊工程化套用的關鍵。本項目從提高微小衛星編隊可靠性的角度出發，重點研究具備自主故障診斷與容錯控制的衛星編隊控制方案。研究提出了基於三層遞階架構下的多層故障自主診斷融合策略，實現複雜分散式系統的線上快速自主故障診斷定位；針對敏感器故障問題，充分利用微小衛星有限敏感器資源，設計了基於六自由度姿軌模型的相對導航定姿一體化方案，同步獲取較高精度的相對位置和姿態信息，在部分敏感器故障情況下，也可獲取次優的估計信息；針對執行機構故障問題，提出了與系統級軌跡規劃相結合的姿軌協同容錯控制方案，最大限度的利用剩餘執行機構能力，提高控制效率，完成編隊任務的降級控制要求。通過項目研究，可有效提高系統資源利用率，最終實現編隊衛星的長時間可靠的自主運行，從而推動微小衛星編隊技術的快速發展。
結題摘要
微小衛星編隊自主故障診斷與容錯控制技術成為提高編隊系統可靠性、延長系統壽命的最具挑戰性的核心技術。本項目針對微小衛星編隊控制系統的自主故障診斷和容錯控制技術開展深入研究，研究以編隊分級遞階控制構架為基礎，提出了基於小波分析結合模糊邏輯的器件層故障檢測算法、基於卡爾曼濾波算法和觀測器的單星層故障檢測算法和採用模糊邏輯描述的編隊層故障檢測算法，利用多層自主故障診斷融合算法提高故障診斷效率和準確度，實現複雜分散式系統的線上快速自主故障診斷與定位；在考慮微小衛星平台自身資源的約束下，以姿軌一體化動力學模型為基礎，充分利用姿軌耦合信息，設計導航定姿一體化算法，設計了基於磁強計+太敏組合的導航濾波器和姿態濾波器以及於磁強計+陀螺的一體化濾波器，有效融合了各敏感器數據，完成較高精度的相對軌道與姿態估計，提高系統資源利用率；融合有限姿軌敏感器和執行機構，設計了基於執行機構復用的姿態容錯控制算法和基於執行機構復用的編隊容錯控制算法，在六自由度姿軌耦合動力學模型基礎上，設計了基於觀測器的六自由度姿軌容錯控制算法，以軟體冗餘方式提高系統可靠性及魯棒性，保證編隊衛星的長時間可靠自主運行。仿真實驗結果表明，分層自主故障診斷技術可有效檢測衛星部件故障，導航定姿一體化算法在不添加額外敏感部件的條件下完成導航與定姿，容錯控制算法在編隊系統姿態控制部件和軌道控制部件故障情況下，可確保編隊任務的順利完成。該項目的研究可有效提高編隊控制系統的可靠性和壽命，提高系統資源利用率，推動微小衛星編隊技術的快速發展。
