[发明专利]一种可恢复状态域的受限系统可重构性包络确定方法

权利要求书

1.一种可恢复状态域的受限系统可重构性包络确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，建立航天器执行机构失效故障情况下能量及时间受限的航天器系统状态空间模型；

S2，基于状态空间模型、任务需求与安全要求，设定航天器可恢复的最小状态包络；

S3，基于状态空间模型、任务需求与安全要求，通过求解微分Lyapunov方程，确定给定能量E^*与时间约束t_mis下系统的可重构性包络；

S4，通过对比S3得到的系统可重构性包络和S2设定的最小状态包络，判定系统是否可重构；若系统不可重构，则结束；若系统可重构，则进入S5；

S5，基于S3得到的系统可重构性包络中的增益系数矩阵，计算航天器系统的可重构度，根据获取的可重构度优化航天器系统配置和容错控制算法，实现航天器系统健康状态的在轨监测与故障的自主处理。

2.根据权利要求1所述的一种可恢复状态域的受限系统可重构性包络确定方法，其特征在于，所述状态空间模型为

C_n＝I_6×6；其中，I_x,I_y,I_z为航天器系统的三轴转动惯量；x∈Rⁿ、u∈R^m和y∈R^q分别为系统的状态向量、输入向量以及输出向量，n、m、q为正整数，R表示实数域；t为时间，t_f为故障发生时刻，t_mis为实际任务的规定完成时间；α和β为系统中硬件设备的安装角度，Φ(α,β)为力矩分配矩阵，取决于硬件设备的安装构型；Λ＝diag{θ₁,θ₂,...,θ_m}为系统中硬件设备的失效因子矩阵，θ_i∈[0,1],i＝1,2,...,m；0_3×3、I_3×3和I_6×6分别为3阶零矩阵、3阶单位矩阵和6阶单位矩阵；ω_o为航天器的轨道角速度。

3.根据权利要求2所述的一种可恢复状态域的受限系统可重构性包络确定方法，其特征在于，所述航天器可恢复的最小状态包络为ε(P₀,E₀)＝{x∈Rⁿ:x^TP₀x≤E₀}；其中，P₀为正定对称矩阵，表示初始时刻系统可恢复最小状态包络的权重系数矩阵；E₀表示设定的系统能量阈值。

4.根据权利要求2所述的一种可恢复状态域的受限系统可重构性包络确定方法，其特征在于，所述S3得到的系统可重构性包络为ε(P(t_f),E^*)＝{x∈Rⁿ:x^TP(t_f)x≤E^*}；其中，P(t_f)为故障时刻t_f时系统可重构性包络的权重系数矩阵；E^*表示航天器系统的可用资源上限。

5.根据权利要求2所述的一种可恢复状态域的受限系统可重构性包络确定方法，其特征在于，所述判定系统是否可重构的方法为：

若即正定，则系统可重构；否则，不可重构。

6.根据权利要求2所述的一种可恢复状态域的受限系统可重构性包络确定方法，其特征在于，所述可重构度为其中，λ_min＝min{λ₁,λ₂,...,λ_n}，λ_max＝max{λ₁,λ₂,...,λ_n}，λ_i(i＝1,…,n)为P(t_f)的第i个特征值。