卫星姿态控制系统故障诊断研究

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1、厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范(试行)》。另外，该学位论文为()课题(组)的研究成果，获得()课题(组)经费或实验室的资助，在()实验室完成。(请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。)声明人c㈣潮惑2014年r月步日I㈣判必Y2537123厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留

2、和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。，(√)2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位

3、论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：≮驻心2014年f月心日摘要由于航天科技的飞速发展，空间环境的日益复杂，卫星的规模也向着巨型化不断发展，这也对卫星的故障诊断技术提出了更苛刻的要求。本文首先确立以卫星姿态控制系统为研究对象，对卫星姿态控制系统故障诊断技术进行了理论方面的研究，结合自适应观测器和贝叶斯网络方法的优点，对卫星姿态控制系统出现的执行机构故障进行诊断。论文主要进行了以下几项工作：首先对故障诊断的概念、故障诊断常用的方法及分类简要的介绍，并系统地分析了航天器故障诊断常用方法，以及航天器故障诊断技术的发展方向。列举

4、了几种卫星常用的坐标系，并对卫星的姿态描述方法进行介绍。根据卫星的物理描述，给出了卫星的姿态运动学方程和动力学方程。针对系统中易于发生故障的测量机构与执行机构，结合其可能发生的故障，进行了简单的描述，并给出了相对应的数学模型。建立卫星姿态控制系统的闭环仿真模型，为后两章的故障诊断研究奠定基础。针对系统执行机构的常见故障，结合人工神经网络的优点，基于径向基函数fRadialBasisFunction，RBF)人工神经网络，设计出相应的自适应故障诊断观测器。利用Lyapunov稳定性定理证明了基于I氇F神经网络的自适应故障诊断观测器的稳定性。通过与故障检测观测器进行

5、对比，验证了自适应观测器的有效性和优越性，完成了系统级到部件级的故障诊断，实现了对执行机构故障的实时诊断。针对动量轮故障中存在的不确定性，提出了基于贝叶斯网络的故障诊断方法。简要介绍了贝叶斯网络的概率理论基础及故障模式和影响分析(FⅧA)分析获取故障知识的方法。在结合贝叶斯网络模型、FMEA及“故障原因一故障模式一故障影响”因果关系的基础上，提出按结构组成分层构建CME(Cause—Mode．E腩ct)三层网络进行诊断。详细介绍了动量轮贝叶斯网络故障诊断模型的构建方法、推理过程，并通过仿真说明了该方法的便捷性，最终完成部件级到元件级的故障诊断。关键词：卫星姿态控

6、制系统；故障诊断；自适应观测器；贝叶斯网络；Abs扛actAbstractAsthestructureandpe怕nnanceofthespacetechnologybecomemoreandmorecomplex，itisalsoharshtothefaultdiagnosisteclulology．Firstofall，weestablishtheattitudecontrolsystemofsatellite(ACSS)model，whichisstudiedfromthetheoreticalaspect．Thenthefaultoftheactuato

7、risdiagnosedbycombiningtheadvantagesoftheadaptiVefaultdiagnosisobserverandt11eBayesiannetwork．Themaintasksareincludedasf．ollows：First，theconceptandthecommonmethodsoffaultdiagnosisareintroduced．Besides，themethodsanddeVelopmentdirectionofSpacecraRfaultdiagnosisaresystematicallyanalyzed

8、．Secondly，se