[发明专利]×型配置执行机构故障情况下飞行器控制作用重分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及×型配置执行机构故障情况下飞行器控制作用重分配方法，属于航天飞行器可重构控制技术领域。

背景技术

随着航天技术的发展和任务的多样化，航天飞行器的发射密度增大、任务需求复杂化，对飞行器安全可靠完成飞行任务的要求也越来越高。由于航天飞行器制造、发射成本高，确保每次可靠飞行尤为重要。目前常采用的措施之一是加强研制、发射过程的质量控制，提高飞行可靠性；另一项措施是冗余配置控制系统设备，在某设备发生故障时，利用备份设备替换。后一项措施的实施不仅增加研制成本，而且往往受到飞行器空间和重量等的限制而较难实施。因此在航天飞行器飞行过程中发生非致命性故障时，若能通过对控制系统能力进行充分挖潜，实现飞行器控制能力在飞行器发生非致命性故障时的合理配置，完成对飞行器的有效控制，对提升航天飞行器的可靠性有重要意义。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种×型配置执行机构故障情况下飞行器控制作用重分配方法，该方法针对”×”字型配置的执行机构在发生非致命性故障时，对控制系统能力进行充分挖潜，对在非故障情况下计算出的控制系统执行机构摆角要求进行重新计算分配，实现飞行器控制能力在执行机构发生非致命性故障时的合理配置，完成对飞行器的有效控制。

本发明的技术解决方案是：×型配置执行机构故障情况下飞行器控制作用重分配方法，步骤如下：

(1)根据实时采集的飞行器的×字型配置的执行机构的状态信息，对×字型配置的执行机构的故障进行定位和判定，确定发生故障的执行机构和故障类型，所述飞行器具有四个执行机构，这四个执行机构按×型安装配置，即四个执行机构分别分布在四个象限的45°角上；

(2)根据步骤(1)中确定的发生故障的执行机构和故障类型，确定发生故障的执行机构能够摆动的角度；

(3)按照飞行器中的控制规律，计算出在非故障情况下×型配置的四个执行机构的期望摆角δ_1d、δ_2d、δ_3d和δ_4d；

(4)根据步骤(2)确定的发生故障的执行机构能够摆动的角度，计算出发生故障的执行机构实际摆动的角度，再计算出该发生故障的执行机构实际摆角与步骤(3)的期望摆角的偏差；

(5)根据步骤(4)得到的该发生故障的执行机构实际摆角与步骤(3)的期望摆角的偏差，计算未发生故障的其它三个执行机构的实际摆角，即未发生故障的其它三个执行机构中，与发生故障的执行机构相邻的两个执行机构的实际摆角分别为两个执行机构的期望摆角加上步骤(4)中该发生故障的执行机构实际摆角与步骤(3)的期望摆角的偏差，另外一个与发生故障的执行机构相对的执行机构的实际摆角为该执行机构的期望摆角减去步骤(4)中该发生故障的执行机构实际摆角与步骤(3)的期望摆角的偏差；

(6)执行机构按照步骤(4)和步骤(5)重新计算分配的四个执行机构的实际摆角进行摆动，完成对飞行器的有效控制。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明针对×型配置的执行机构在发生非致命性故障时，对控制系统能力进行充分挖潜，对在非故障情况下计算出的控制系统执行机构摆角要求进行重新计算分配，实现飞行器控制能力在执行机构发生非致命性故障时的合理配置，完成对飞行器的有效控制。本发明提出的方法可以提升航天飞行器抗发动机停摆、控制舵面卡死等执行机构故障的能力，因此对飞行器研制和航天飞行器高可靠完成飞行任务有重要意义,在航天飞行器研制中有广阔的应用前景。

(2)本发明在不新增设备的情况下，实现飞行器控制能力在执行机构发生非致命性故障时的合理配置，完成对飞行器的有效控制，从而提升航天飞行器可靠完成任务的能力。

(3)本发明中控制作用重新计算分配过程只在非故障情况下得到的期望摆角基础上，通过简单的加减运算就可求得伺服机构的实际摆动角度，计算量小，不会明显增加飞行器计算机的计算负担，可以保证飞行器控制过程的实时性，有较好的实用性。

附图说明

图1为本发明×型配置执行机构后视示意图；

图2为本发明流程图；

图3为执行机构无故障发生时，飞行器飞行过程中俯仰姿态角的偏差曲线；

图4为执行机构发生非致命性故障，没有采用本发明控制作用重分配方法时，飞行器飞行过程中俯仰姿态角的偏差曲线；

图5为执行机构发生非致命性故障，采用本发明控制作用重分配方法时，飞行器飞行过程中俯仰姿态角的偏差曲线。