[发明专利]基于参考模型的伺服系统在轨故障诊断处理系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于参考模型的伺服系统在轨故障诊断处理系统及方法，包括：伺服系统参考模型、伺服系统故障诊断、伺服系统故障决策。通过本发明，可以解决在轨飞行器伺服系统在轨故障诊断与处理问题，满足高可靠自主飞行要求，达到了很好的工程应用效果。

技术领域

本发明涉及一种基于参考模型的伺服系统在轨故障诊断处理系统及方法,在轨飞行器控制系统，尤其属于提高姿态控制系统可靠性和自主修复性的控制策略，通过对飞行过程中各种干扰分析，联合敏感器器测量，来保证诊断方案的有效性及可靠性。

背景技术

在轨飞行器轨道机动段姿态控制在存在较大质心横移下，一般采用推力矢量控制，通过伺服机构摇摆发动机产生控制力矩，达到控制飞行器姿态的目的。其中电动伺服机构为重要执行部件，若伺服系统故障，若不采取预防措施和故障应该策略，则会导致系统发散，整个飞行器可能会出现高速翻转，导致器上单机出现故障或后续姿态稳定时间过长。目前设计上多采用硬件冗余的方式提高其可靠性，考虑到系统的复杂性和成本因素，难以保证伺服系统各部件均冗余，在出现故障时，一方面切换冗余部件，另一方面要根据系统特点进行其他处理。对于在轨飞行器，由于其运转轨道及覆盖平面的影响，人工地面干扰能力有限，对系统提出具备自主快的诊断能力，伺服系统一旦发生故障，需要尽可能快而且有效的故障诊断及处理实现故障检测与隔离，减小故障对系统的影响。因此伺服系统故障诊断必须达到实时性、自主性，故障对系统影响尽量能小，对故障隔离、控制重构后，能够系统能够快速调整、稳定。另外伺服故障一般是不可逆的，对伺服系统故障定位和隔离后难以再重新启用，因此需要尽可能减小系统误判。如何在减小误判和快速诊断两个矛盾体取得平衡点也是故障诊断的难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种基于参考模型的伺服系统在轨故障诊断处理系统及方法，充分考虑多任务飞行器不同工况下，建模的不确定性和干扰的影响，可靠有效的对伺服系统故障进行诊断、隔离，并提出处理方案，增强姿控系统的可靠性。

本发明技术解决方案：一种基于参考模型的伺服系统在轨故障诊断处理系统，包括：伺服系统参考模型、伺服系统故障诊断模块、伺服系统故障决策模块；

伺服系统参考模型，根据伺服系统负载特性下测试动态特性参数，拟合伺服系统传递函数，根据伺服控制模块发送的伺服控制指令，在线计算理论伺服系统响应结果，为伺服系统故障诊断模块提供输入；

伺服系统故障诊断模块，根据伺服系统理论响应结果与伺服系统位置传感器反馈结果进行对比，并结合敏感器测量信息，可靠的诊断出伺服系统是否存在故障，将诊断结果发送给伺服系统故障决策模块；

伺服系统故障决策模块，根据伺服系统故障诊断模块的诊断结果，若伺服系统存在故障，对伺服控制模块进行切换，切换后若故障未能解除，则关闭主发动机及伺服系统，进入备份轨控模式。

所述伺服系统故障诊断模块实现过程如下：

伺服控制器通过1553总线将伺服指令反馈信息传递给控制计算机，控制计算机伺服诊断模块比对伺服参考模型输出理论伺服反馈与实际伺服指令反馈，比对结果若存在较大偏差，则引入控制计算机控制模块计算的姿态角偏差数据辅助判断，若姿态角也存在较大偏差，则认为伺服系统故障，将伺服系统诊断模块诊断结果传递给伺服系统故障决策模块。

所述伺服系统故障决策模块实现过程如下：

伺服系统故障决策模块引入伺服系统故障诊断信息和伺服控制器当前权信息，若伺服系统无故障，则不作处理，若伺服系统判出故障，则根据伺服控制器当前权信息进行不同处理，并将处理信息更改控制计算机相应流程及参数。

一种基于参考模型的伺服系统在轨故障诊断处理方法，其包括：伺服系统参考模型、伺服系统故障诊断和伺服系统故障决策过程；