基于扩展卡尔曼滤波的动量轮故障检测方法

《基于扩展卡尔曼滤波的动量轮故障检测方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第31卷2010年第8期8月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUT‘ICASINICAV01．31No．8Aug．2010文章编号：1000—6893(2010)08—1614—08基于扩展卡尔曼滤波的动量轮故障检测方法李知周1’4，张锐1’2”，朱振才2一，梁旭文1’2’3(1．中国科学院上海微系统与信息技术研究所，上海200050)(2．中国科学院微小卫星联合重点实验室，上海200050)(3．上海微小卫星工程中心，上海200050)(4．中国科学院研究生院，北京100049)ExtendedKalmanFilter-basedFaultDetec

2、tionforMomentumWheelLiZhizhoul一，ZhangRuil’2～，ZhuZhencai2一，LiangXuwenl·2，3(1．ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnology，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200050，China)(2．MicrosatellitesStateKeyJointLaboratory，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200050，China)(3．ShanghaiEngineeringCen

3、terforMicrosatellites。Shanghai200050，China)(4．GraduateUniversity，ChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)摘要：动量轮作为卫星姿态控制系统的关键执行部件，对其故障检测对维持卫星的正常运行具有重要意义。首先对动量轮系统的故障进行分析，在建立动量轮线性离散状态空间模型的基础上，把动量轮的故障检测作为时变参数系统的跟踪来处理，将动量轮的模型参数作为扩展的状态空间中的状态量。使得动量轮物理模型参数与状态空间中的状态量有对应关系，通过在扩展了的状态空间上采用扩展的卡尔曼滤

4、波，完成时变参数的跟踪。然后。将离散空间的状态量变换回连续空间中，利用物理参数与状态量的对应关系，实现对动量轮物理参数的跟踪。此方法物理意义明确，为系统的物理参数提供了定量的估计值，为进一步诊断故障原因提供了良好的基础。数值仿真表明，此方法能够通过同时检测多个故障参量，实现故障的检测并满足卫星实时性要求。关键词：系统辨识；故障检测；扩展卡尔曼滤波；动量轮；时变系统跟踪；离散系统连续化中图分类号：V448．22文献标识码：AAbstract：Momentumwheelisakeyactuatoroftheattitudecontrollingsystemofasatellit

5、e．Thus，itisverymeaningfultOaccomplishitsfaultdetectiontomaintaintheworkingorderofthesatellite．First，thisarticlean-alysesthefaultofthemomentumwheel．Basedonbuildingthelineardiscrete-state-spacemodel，parametertrackingisusedasfaultdetectionofthemomentumwheel．Thestatespaceisextendedtoincludethe

6、parame—tersofthemomentumwheel，whichmakesthephysicalparametersofthemomentumwheelestablisharela—tionshipwiththevariablesinstatespace．ByusinganextendedKalmanfilterintheextendedstatespace，time-varyingparametertrackingisaccomplished．Thenthevariablesinthediscretestatespaceareconvertedtothecontin

7、uousstatespace．Therelationshipbetweenphysicalparametersandstatevariablesisusedtorealizethetrackingofthephysicalparametersofthemomentumwheel．Thismethodhasclearphysicalmeaningsandpro-videsaquantitativeestimateforthephysicalparameters，whichservesasagoodbasisforfu