南京航空航天大学卫星姿态控制系统故障诊断方法研究

本篇硕士学位论文主要探讨的是卫星姿态控制系统（Satellite Attitude Control System, SACS）的故障诊断策略。作者王剑非，攻读控制理论与控制工程专业的硕士研究生，由导师姜斌指导，于2008年提交南京航空航天大学。论文的焦点集中在卫星姿态控制系统的故障诊断上，特别是针对三轴稳定的卫星，研究了如何有效识别和处理可能发生的故障。 论文首先回顾了故障诊断的基本概念及其发展历程，强调了航天器故障诊断的重要性及其历史演变。作者详细阐述了航天器故障诊断技术的现状和未来发展趋势，这为理解整个研究的背景提供了坚实的基础。接下来，对SACS的数学模型进行了深入介绍，分析了故障发生的特性，如故障发生的部位、类型以及可能导致的问题，这有助于确定诊断策略的重点。 针对执行器可能出现的故障，作者提出了基于自适应观测器的诊断方法。这种方法假设姿态控制系统非线性部分满足利普希茨条件，通过自适应观测器实时估计故障信息，并设计相应的故障调节律以恢复系统的正常运行。论文还展示了使用Matlab软件对这一方法进行仿真验证的过程，证明了其可行性和有效性。 在传感器故障诊断方面，文章引入了非线性滤波技术——Unscented卡尔曼滤波器（UKF）。通过离散化卫星姿态控制系统模型，将传感器故障纳入状态方程中，UKF用于精确估计系统的状态，展示出在应对突发和渐变故障时的良好性能。 最后，论文探讨了基于最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine, LSSVM）的系统级故障估计方法。利用LSSVM的在线非线性函数逼近能力，设计了一种在线故障观测器，即使在系统受到干扰力矩的影响下，也能快速有效地估计出故障信息。通过仿真验证，这种方法在实际应用中的表现得到了肯定。 整篇论文的关键字包括：卫星姿态控制系统、故障诊断、自适应观测器、Unscented卡尔曼滤波器和最小二乘支持向量机。这些关键词反映了论文的核心研究内容和技术路线，展示了作者在卫星控制领域的深入研究和创新贡献。通过这些研究，论文不仅提升了卫星姿态控制系统的可靠性，也为同类问题的解决提供了实用的故障诊断工具和方法。