[发明专利]基于Kalman滤波器的航天器姿控系统故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于Kalman滤波器的航天器姿控系统故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

建立刚体航天器姿控系统运动学及动力学模型，根据姿控系统运动学及动力学模型设计相应的Kalman滤波器，对Kalman滤波器进行离散化处理，设计姿控系统故障诊断方法，对故障进行定位，完成故障诊断。

2.根据权利要求1所述的基于Kalman滤波器的航天器姿控系统故障诊断方法，其特征在于：所述刚体航天器姿态运动学模型为：

其中，q为航天器姿态信息；为q的导数；ω为航天器的角速度信息；ω_x为航天器x轴的角速度信息；ω_y为航天器y轴的角速度信息；ω_z为航天器z轴的角速度信息；为ω的导数；Ω(ω)为角速度信息矩阵；表示四元素乘法。

3.根据权利要求1所述的基于Kalman滤波器的航天器姿控系统故障诊断方法，其特征在于：所述刚体航天器姿态动力学模型为：

其中，ω为航天器的角速度信息；为ω的导数；[ω×]为ω的叉乘矩阵；J为航天器的转动惯量矩阵；ω_x为航天器x轴的角速度信息；ω_y为航天器y轴的角速度信息；ω_z为航天器z轴的角速度信息；J^-1为J的逆矩阵；T_c为作用于航天器的控制力矩；f_T为作用于航天器的故障力矩。

4.根据权利要求1所述的基于Kalman滤波器的航天器姿控系统故障诊断方法，其特征在于：所述Kalman滤波器为：

z₁(t)＝H₁x₁(t)+v₁(t)

z₂(t)＝H₂x₂(t)+v₂(t)

其中，x₁(t)为根据运动学模型设计的Kalman滤波器，即第一Kalman滤波器的状态值，为x₁(t)的导数；x₂(t)为根据动力学模型设计的Kalman滤波器，即第二Kalman滤波器的状态值，为x₂(t)的导数；F₁(t)为第一Kalman滤波器的状态转移矩阵；F₂(t)为第二Kalman滤波器的状态转移矩阵；G₁为第一Kalman滤波器的噪声驱动矩阵；G₂为第二Kalman滤波器的噪声驱动矩阵；ε₁(t)为第一Kalman滤波器的输入噪声；ε₂(t)为第二Kalman滤波器的输入噪声；z₁(t)为第一Kalman滤波器的输出值；z₂(t)为第二Kalman滤波器的输出值；H₁为第一Kalman滤波器的观测矩阵；H₂为第二Kalman滤波器的观测矩阵；v₁(t)为第一Kalman滤波器的观测噪声；v₂(t)为第二Kalman滤波器的观测噪声；t为时间。