《面向衛星姿態控制系統的可重構性預計與評估方法研究》是依託南京航空航天大學，由程月華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向衛星姿態控制系統的可重構性預計與評估方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：程月華
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
太空飛行器姿態控制系統的可靠運行是衛星試驗任務得以實施的前提，但惡劣的空間環境易導致部件故障高發,提高其在軌故障處理能力成為當前研究熱點。本課申請緊扣衛星可靠性發展需求，創新性的提出衛星姿態控制系統可重構性概念；研究衛星故障情況下星載資源和能源均受約束的姿態控制系統在軌可重構的理論體系；研究系統在軌故障處理能力的度量指標及其數學描述；研究姿態控制系統的可重構性拓撲結構及其關係描述模型；研究姿態控制系統的可重構性預計方法；研究系統在軌重構的性能約束條件與系統配置的屬性及其基於矩陣的體系架構，探索可重構性評估算法，建立可重構性預計和評估理論體系；以上研究的理論體系和建模方法將填補國內航天領域可重構性研究空白。本項目既具有創新性又富有挑戰性，其研究成果將為實現衛星在軌重構提供有力的理論支持和核心決策方法，對開展可重構性設計研究具有重要理論與實際套用價值，而且具有較強的普適性和廣闊的工程套用前景。
結題摘要
提高衛星在軌重構能力，除了提出有效的故障重構方法之外，另一條有效途徑是提高系統的可重構性設計水平，針對在軌故障情況，預先進行可重構性預計和評估，提高衛星在軌故障處理能力，合理有效利用星載資源。 本課題系統而深入的開展了可重構性的國內外研究現狀調研；研究了可重構性與系統能控性、能觀性、穩定性之間的關係，從系統可控性出發，提出了基於二階格萊姆矩陣的系統可重構性判據，分析了執行機構部分失效對於系統線上重構的影響及基於系統能耗指標的重構特性。針對系統硬體可重構，研究了系統可重構性度量指標的影響因素、部件屬性與系統可重構性之間的關係；提出了基於故障失效率的一重可重構度量指標、兩重可重構度量指標；研究了部件和功能模組特性與衛星姿態控制系統可重構性之間的關係；提出了基於深度搜尋算法的部件和功能模組單重故障、雙重故障下的可重構預計的實施方法；並針對多種感測器、執行機構配置開展了基於功能模組和部件的單重故障、雙重故障可重構特性的預計。針對傳統冗餘度計算方法不能全面的量化系統冗餘程度，提出一種新的基於系統配置矩陣的感測器和執行器冗餘計算方法。在此基礎上，分析了影響衛星姿態控制系統控制性能的指標因素，描述了指標因素與不同系統配置方案之間的屬性矩陣，同時採用矢量投影法對不同配置方案進行了評估，建立了科學的衛星姿態控制系統方案評價體系，並針對多種配置方案開展了系統可重構性評估。 在衛星姿態控制系統方案論證和設計階段，可重構性預計和評估體系可為開展約束條件下，提高衛星姿態控制系統的可靠性設計、最佳化資源配置、衛星在軌工作模式的合理切換等提供理論參考；衛星在軌運行發生故障情況下，開展可重構方案的評估，針對星載資源受限情況，根據衛星任務需求，為選擇正確的重構策略和方案提供有力的理論支持和決策依據。
