[发明专利]一种用于卫星飞轮的在轨故障检测方法

权利要求书

1.一种用于卫星飞轮的在轨故障检测方法，其特征在于，包括反作用飞轮控制指令、反作用飞轮、飞轮状态测量传感器模块、故障检测计算机、n个状态延迟模块与故障检测模型；其中，所述方法包括以下步骤：

S1系统初始化，包括反飞轮解析模型参数初始化、故障检测阈值e_th设定；。

S2反作用飞轮和反作用飞轮解析模型接收反作用飞轮控制指令，并各自运行，得到相应的状态输出结果y_k和y_M,k。

S3通过一级残差计算模块计算反作用飞轮和反作用飞轮解析模型的一级残差，该残差可表述为：

e_M,k＝y_k-y_M,k

S4将一级残差与故障检测阈值e_th进行比较，判断反作用飞轮是否发生故障。

2.根据权利要求1所述的用于卫星飞轮的在轨故障检测方法，其特征在于，所述步骤S1中的反作用飞轮解析模型可用下式进行描述：

其中，

f₁(ω)＝K_sH_s(ω-ω_ssign(ω))

f₂(ω,I_m)＝K_fH_fV_m

f₃(ω)＝Csin(N_tω/2)

V_m＝V_bus-6-K_e|ω|-H_b(R_INI_bus+1)

τ_v＝[0.0049-0.00002(T+30)]

上式中：I_m为电机电枢电流；ω为飞轮转速；ω_d为压流转换频率；G_d为反作用飞轮的驱动增益；V_com为控制器生成的控制电压；f₁(ω)为转速极限回路反馈电压函数；J为飞轮转动惯量；K_t为电机扭矩增益；τ_c为库伦摩擦力矩系数；sign(ω)为符号函数；f₂(ω,I_m)为EMF回路反馈电压；f₃(ω)为电机扰动力矩函数；τ_v为黏性摩擦力矩系数；τ_noise为轴承扰动力矩；γ＝[γ₁,γ₂]^T为系统扰动项；τ_out为飞轮输出力矩；υ为测量噪声项；K_s为超速循环增益；H_f，H_s，H_b为开关函数；ω_s为转速极限；K_f为电压反馈增益；V_m为反馈电压；C电机扰动常数；N_t为电机极数；V_bus为母线电压；K_e为反向EMF电压增益；R_IN为输入阻抗；I_bus为母线电流；R_B为电桥电阻；P_q为静态功率；T为环境温度。各参数取值可根据飞轮具体型号进行调整；

其中，电机电枢电流I_m与控制量r_k相同；飞轮输出力矩τ_out与飞轮状态输出y_k相同。

3.根据权利要求1所述的用于卫星飞轮的在轨故障检测方法，其特征在于，反作用飞轮控制指令是由控制器发出的飞轮控制指令，接入反作用飞轮和故障检测计算机。