[发明专利]一种反作用飞轮星上自主故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种反作用飞轮星上自主故障诊断方法，提高卫星姿轨控分系统的运行可靠性，其含以下步骤：S1、在航天器的四个方向分别设置一个反作用飞轮，且其中部分反作用飞轮接入系统工作，并对各反作用飞轮的指令输出进行限幅；S2、周期性采集四个反作用飞轮的运行数据；S3、诊断周期内四个反作用飞轮各自的数据状态，若数据正常，返回执行步骤S2继续采集数据，若数据异常，表示反作用飞轮故障，执行步骤S4；S4、对故障反作用飞轮进行隔离，切换其余健康的反作用飞轮接入系统工作。其优点是：在飞轮故障情况下，该方法能及时准确置飞轮故障标志，并对故障飞轮进行隔离；系统能在可能的条件下进行重构。

技术领域

本发明涉及卫星姿轨控分系统可靠性保证技术领域，具体涉及一种反作用飞轮星上自主故障诊断方法。

背景技术

反作用飞轮是姿轨控分系统重要单机之一，它的可靠正常工作是卫星正常运行的基本保证。当飞轮在轨出现问题时，若不能及时诊断，严重故障情况下回导致卫星失控。国内在轨卫星有些对飞轮没有自主诊断，或者诊断条件不够完善，因此，出现过因飞轮故障而进入全姿态的现象。随着卫星的寿命要求越来越长，对飞轮的星上安全可靠的进行自主故障诊断和隔离与重构的要求也越来越迫切。

为此，卫星姿轨控分系统除了能通过遥测遥控等手段对飞轮进行故障诊断、隔离及重构外，还应具有一定的在轨自主故障检测、主备份单机切换和系统重构的能力，以预防时间性紧迫和危险性大的故障。

卫星姿轨控分系统一般可配置4个反作用飞轮，其中X、Y和Z方向各安装一个，分别沿X_b、Y_b、Z_b轴方向安装，斜装轮(RWS)与卫星b系坐标轴X_b、Y_b、Z_b的夹角相等(54°44′)。在正常工作时，三个正交轮工作，斜装轮为冷备份，在某一正交飞轮故障情况下可用斜装轮来代替故障轮。

反作用飞轮的角动量矢量的方向定义如下：垂直于安装面，指向飞轮的壳体方向为正，反之为负。四个反作用飞轮中，三个反作用飞轮分别沿卫星本体(三轴)坐标系，其角动量正矢量分别指向X_b轴、Y_b轴、Z_b轴方向。斜装反作用飞轮与卫星本体(三轴)坐标系的三个轴X_b、Y_b、Z_b成等倾角(β＝54°44')安装，如图1所示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反作用飞轮星上自主故障诊断方法，通过对飞轮的加断电状态，通讯口状态以及数据指令执行的正确性进行多重联合诊断，从而实现对飞轮的健康性判断，当其中一个飞轮故障时，能够进行该故障飞轮的切除隔离，并采用其他飞轮进行控制实现系统重构，保证系统运行不受影响。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种反作用飞轮星上自主故障诊断方法，提高卫星姿轨控分系统的运行可靠性，其特征是，包含以下步骤：

S1、在航天器的四个方向分别设置一个反作用飞轮，且其中部分反作用飞轮接入系统工作，并对各反作用飞轮的指令输出进行限幅；

S2、周期性采集四个反作用飞轮的运行数据；

S3、诊断周期内四个反作用飞轮各自的数据状态，若数据正常，返回执行步骤S2继续采集数据，若数据异常，表示反作用飞轮故障，执行步骤S4；

S4、对故障反作用飞轮进行隔离，切换其余健康的反作用飞轮接入系统工作。

上述的反作用飞轮星上自主故障诊断方法，其中，步骤S1中：

所述反作用飞轮设置的四个方向分别为航天器与卫星b系的3个坐标轴方向X、Y、Z以及与上述3个坐标轴X、Y、Z的夹角相等的S方向。