[发明专利]基于故障敏感性约束的航天器弱小故障检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天器弱小故障检测方法，特别是涉及一种基于故障敏感性约束的航天器弱小故障检测方法。

背景技术

文献“基于LMI的H_{_}/H_∞故障检测观测器设计，宇航学报，2012，Vol33(12)”公开了一种针对系统存在模型的不确定性及未知输入扰动，为提高对干扰鲁棒性、待检故障敏感性及降低设计的保守性，提出了一种H_{_}/H_∞故障检测观测器设计方法，通过无损S-procedure将非凸约束问题转化为线性矩阵不等式(LMI)约束，采用Schur补引理将H_{_}/H_∞故障检测观测器设计转化为凸优化问题的LMI表述；设计了自适应门限以减小故障检测过程中的误报、漏报率。故障检测观测器的设计是借助凸优化问题的数值计算，使设计过程便于实现。提出的算法使未知扰动的鲁棒性及待检故障的敏感性之间具有最优平衡。但是该方法在设计时没有考虑故障敏感性约束问题，即观测器增益矩阵的区域极点配置问题，对于弱小故障检测，故障敏感性约束是非常重要的。另外，该方法是针对全维系统进行观测器设计，对于模型不确定性及未知输入扰动不能完全消除，只能通过H_∞性能进行鲁棒抑制。对于弱小故障检测及扰动抑制，不能得到满意的效果。

发明内容

为了克服现有故障检测方法对航天器弱小故障检测效果差的不足，本发明提供一种基于故障敏感性约束的航天器弱小故障检测方法。该方法首先对原系统进行等价变换，其次设计故障检测观测器，再生成残差，最后，设计基于H_{_}与区域极点配置的观测器增益矩阵。由于等价变换后其中一个子系统不受模型不确定性和未知输入的影响，故采用该子系统进行故障检测观测器设计，可以提高系统对模型不确定性和未知输入的鲁棒性，另外，在进行观测器增益矩阵设计时，考虑区域极点配置，把观测器的极点配置在理想的稳定区域，即在复平面的左半平面以直线、圆锥和半圆组成的区域，以提高故障检测的灵敏度。应用本发明方法可以对航天器的弱小故障进行快速、准确的检测，提高了航天器弱小故障检测的效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于故障敏感性约束的航天器弱小故障检测方法，其特点是采用以下步骤：

步骤一、首先对原系统进行等价变换。

等价变换时考虑如下的线性时不变系统，包含故障和模型不确定性和未知输入：

x·(t)=Ax(t)+Bff(t)+Bww(t)y(t)=Cx(t)+Dff(t)---(1)]]>