[发明专利]基于事件驱动的航天器交会故障诊断与滤波器设计方法

权利要求书

1.基于事件驱动的航天器交会故障诊断与滤波器设计方法，其特征在于：所述方法具体过程为：

步骤一、建立航天器交会系统的状态空间模型；

步骤二、设计加权故障函数；

步骤三、基于步骤一建立的航天器交会系统的状态空间模型，设计基于动态事件驱动的FDF的增益矩阵，建立事件驱动条件下的增广残差系统；

步骤四、根据FDF的增益矩阵得到和x(t)，然后根据和u(t)＝Kx(t)，得到残差信号r(t)和控制输入u(t)；

式中，为航天器交会系统滤波器状态向量，x(t)为航天器交会系统状态，C_f、D_f为滤波矩阵，为动态事件驱动条件下的FDF输入，K为控制器；t为连续时间；

步骤五、设计动态事件驱动机制，使步骤三中的获得的增益矩阵成立；

步骤六、根据步骤四产生的残差信号r(t)，设计残差评价函数；

步骤七、设计残差评价函数阈值，根据残差评价函数完成航天器交会系统的故障诊断；

所述步骤一中建立航天器交会系统的状态空间模型；具体过程为：

航天器的相对动力学模型如下：

其中，x,y,z为卫星轨道坐标系下相对位置分量；分别为卫星轨道坐标系x轴、y轴、z轴的相对速度分量；r₀为目标飞行器地心距；μ_e为地球引力常数；n为目标飞行器的轨道角速度，等于β_x,β_y,α_z分别为x轴、y轴、z轴的控制输入加速度；为x的二阶导数；为y的二阶导数；为z的二阶导数；

建立C-W方程：

其中，m为追踪器的质量；T_x,T_y,T_z分别为作用在x轴，y轴，z轴的控制输入推进力；ω_x,ω_y,ω_z分别为x轴，y轴，z轴的外部扰动；

定义航天器交会系统状态向量控制输入推进向量u(t)＝[T_x,T_y,T_z]^T，扰动向量ω(t)＝[ω_x,ω_y,ω_z]^T，输出向量y(t)＝[x,y,z]^T，通过引入航天器交会系统矩阵A₀，B₀，B₁，C，得到航天器交会系统的状态空间模型，表达式为：

式中，为航天器交会系统状态的导数；A₀,B₀,B₁,C为航天器交会系统矩阵；

假设航天器交会系统的控制输入推进向量u(t)＝Kx(t)，选择控制器K使矩阵A₀+B₀K为Hurwitz矩阵，则航天器交会系统的状态空间模型表达式(1)重写为

其中，f(t)为航天器交会系统故障；A为航天器交会系统的闭环系统矩阵，A＝A₀+B₀K，B₂为给定的常值矩阵；ω(t)和f(t)满足L₂[0,∞)范数有界。

2.根据权利要求1所述基于事件驱动的航天器交会故障诊断与滤波器设计方法，其特征在于：所述航天器交会系统矩阵A₀,B₀,B₁,C表达式如下：