专利名称：一种用于卫星姿态控制系统的传感器容错观测方法
技术领域：
本发明涉及航天器故障诊断与容错控制领域，特别是一种面向卫星姿 态控制系统传感器故障的容错观测器方法。
背景技术：
卫星姿态控制系统作为一种典型的动力学控制系统，是决定卫星在空 间正常运行的重要部件之一。由于航天工程领域的特殊性，使其可靠性要 求极高，系统中任何一个环节出现故障都有可能影响整个系统安全，因此 对卫星姿态控制系统进行实时状态监测并在出现故障时保障系统继续运行 (即完整性)是必不可少的。对于一般控制系统而言，系统可供监测信号 主要为控制输入与测量输出，为了实现状态反馈控制或基于状态构成残差 进行诊断，通常采取模型观测器方法基于控制输入与测量输出跟踪系统状 态。对于卫星姿态控制系统，由于受星上条件限制，其冗余敏感器资源较 少，测量输出量之间存在解析冗余关系，因而将传统模型观测器方法用于 姿态状态观测时，会存在部分敏感器故障容易导致观测失效的问题。观测 失效会引起状态跟踪不正确，进而导致闭环反馈不稳定，当然也就无法利 用剩余正常传感器进行故障隔离以保证系统的完整性。因而，设计一种容 错观测器方法——当闭环控制系统由于部分传感器故障导致输出不可靠 时，这种观测器仍能利用剩余正常传感器的输出观测获得部分状态量，进 而保障系统稳定并实现部分诊断功能。对于提升卫星姿态控制系统的容错性能，节省传感器硬件冗余资源，具有重要的工程应用价值。
目前，为了实现控制系统传感器故障的容错观测，存在两类途径一、 基于故障估计补偿的方法；二、基于线性变换的方法。第一类方法基于对
故障残差的估计补偿系统状态，因而故障必须限定为特定故障，且必须是 精确实时的估计，实时估计的前提是观测器中对故障及模型的描述都必须 是精确的。对于某些具有非线性特征的传感器故障而言，其建模过程本来 就很复杂，且还必须满足先辨识故障大小的前提，因而这类方法不适用于 非确定型及复杂传感器故障的容错观测。第二类方法的主要思想是先将系 统线性变换为等价三角形或可进行能观测子系统分解的形式，针对新系统 中的子系统进行观测器设计，使得观测器输出跟故障传感器的输出解耦， 因而可以跟随系统的部分状态进而实现容错观测。若将原系统变换后进行 能观子系统观测器设计，如奉献观测器方法，虽然能满足检测出传感器故 障残差的要求，但不一定满足整个原系统故障条件下的闭环反馈稳定，即 不能给出能控性及稳定性的反馈约束条件，因而，只是实现了故障检测与
隔离(FDD)，没有考虑闭环的稳定性。若将原系统变换为等价标准三角形 再进行子系统的观测器设计，如容错降维观测器方法，虽然对传感器故障 是何种类不敏感，但是进行子系统分解的前提依据是必须知道是那个传感 器输出出现故障，针对故障传感器输出设计转换矩阵，而且是针对开环系 统的，对于反馈控制不适用。
发明内容
本发明提供一种用于卫星姿态控制系统的传感器容错观测方法，既保持闭环反馈系统的稳定性，又具有高效的传感器故障容错观测效果。
一种用于卫星姿态控制系统的传感器容错观测方法，具体为采用故 障诊断模块对卫星姿态控制系统进行传感器故障检测隔离，若隔离结果判 定第一传感器存在故障，则选择第二KX观测器进行观测，若判定第二传 感器存在故障，则选择第一KX观测器进行观测。
所述第一KX观测器按照如下方式生成以第一传感器为正常、第二 传感器为故障，将卫星姿态控制系统变换分解为正常子系统和故障子系统，
分别根据针对正常和故障子系统构建正常KX观测器和故障KX观测器，再 将正常和故障KX观测器合并为第一 KX观测器；
所述第二KX观测器按照如下方式生成以第一传感器为故障、第二
传感器为正常，再按照与第一 KX观测器相同的方式生成第二 KX观测器。
所述第一 K X观测器的生成步骤具体为 (1)系统分解步骤
对卫星姿态控制系统进行分解生成正常子系统i=4^+i 1"， 4为正常
子系统状态变量S的导数A与正常子系统状态变量s的线性系数，A为正常
子系统状态变量^的导数來与正常子系统控制输入变量u的线性系数，A为 第一传感器测量输出变量A与正常子系统状态变量^的线性系数；
以及故障子系统^=4^^2" ， A为故障子系统状态变量5的导数^与 故障子系统状态变量^的线性系数，《为故障子系统状态变量s的导数g与值，T表示矩阵转置；
上述各系数满足以下关系》2 = [A乌]
<formula>formula see original document page 9</formula>，ZpA，/j,(5p《，化，A，Jj')， 5为正常KX观测器的状态变量，w,为正常KX观测器的输出变量，《为 正常KX观测器的状态变量导数i,与状态变量z,的线性系数矩阵，《为正常 KX观测器的状态变量导数^与第一传感器测量输出变量A的线性系数矩 阵，^为正常KX观测器的状态变量导数A与正常子系统的控制输入变量 u的线性系数矩阵，化为正常KX观测器输出变量^与正常KX观测器状 态变量^的线性系数矩阵，^为正常KX观测器输出变量^与第一传感器测 量输出变量力的线性系数矩阵；《为约束《，A，A，M，A系数矩阵之间数值关 系满足KX观测器条件的中间系数矩阵； (3)故障KX观测器的生成步骤 针对故障子系统构建故障KX观测器
为故障KX观测器的状态变量，^为 故障KX观测器的输出变量，,2为故障KX观测器的状态变量导数i,与状态变量^的线性系数矩阵，《为故障KX观测器的状态变量导数^与故障观测 器输出变量"2的线性系数矩阵，《为故障KX观测器的状态变量导数i2与 故障子系统的控制形式输入变量"'的线性系数矩阵，A2为故障观测器输出 变量^与故障KX观测器状态变量^的线性系数矩阵，^为故障观测器输 出变量化与第二传感器测量形式输出变量《的系数矩阵；《为约束 《,(52,々2,^2,》2系数矩阵之间数值关系满足KX观测器条件的中间系数矩
阵；
(4)第一KX观测器的合成步骤 将正常KX观测器和故障KX观测器合成第一 KX观测器
i =尸z + G少+他
，y为卫星姿态控制系统的所有传感器测量输出，z为第
0 二脸+
KX观测器的状态变量，w为第一KX观测器的输出变量，第一KX观测器
的参数F,G,仏M,iV满足以下关系定义实常阵r'
7; 0
巧00
I11
0F7G2
《；
10本发明的技术效果体现在本发明具有实质性特点和显著进步，容错 观测器方法是在性能良好的故障观测器、三角标准形变换及子系统分解、 KX观测器技术、自适应控制切换流程的基础上研发的。与已有的相应技术 相比，该技术具有状态观测容错性(保障正常状态不受故障输出影响)、传 感器故障的整体容错性(可对所有传感器故障容错)、卫星姿态闭环故障稳 定性三方面优越性，对卫星姿态控制的容错能力进行了一定的改善。
图1为本发明容错观测方法流程图。
图2为本发明容错观测流程中的故障诊断模块结构示意图。 图3为本发明卫星姿态控制容错观测详细流程图。 图4为龙伯格(Luenberger)观测器获得的观测状态曲线与实际状态曲 线图。
图5为状态观测容错性能对比实验中本发明改进KX容错观测器获得 的观测状态曲线与实际状态曲线图。
图6为传感器故障的整体容错性能对比实验中KX容错观测器获得的 观测状态曲线与实际状态曲线图。
图7为传感器故障的整体容错性能对比实验中本发明改进KX容错观 测器获得的观测状态曲线与实际状态曲线图。图8为闭环故障稳定性能对比实验中KX容错观测器获得的观测状态 曲线与实际状态曲线图。
图9为闭环故障稳定性能对比实验中本发明改进KX容错观测器获得 的观测状态曲线与实际状态曲线图。
具体实施例方式
本发明方法具体如下首先对控制系统采用故障诊断模块进行传感器 故障检测隔离，若隔离结果判定第一传感器存在故障，则选择第二KX观 测器进行观测，若判定第二传感器存在故障，则选择第一KX观测器进行 观测。本发明的关键处在于对控制系统状态方程采取相应的转换矩阵进行 系统变换，再进行三角标准形子系统分解为两个子系统，以系统反馈稳定 控制为目标，分别针对两个子系统设计低维KX函数观测器，进而合并得 到具有容错性能的系统KX观测器。通过设计两个并行系统KX观测器并融 入控制切换流程，使卫星姿态控制系统在部分传感器输出不可靠时仍能保 证系统剩余部分观测量的容错观测，基于KX反馈机制可保证故障系统的 闭环控制完整性。
本发明具有故障诊断模块、三角标准形变换、并行KX观测器、控制 切换四个部分及功能(如图l所示)。其中，故障诊断模块用于检测并隔离 出卫星姿态控制系统的故障传感器，即给出系统哪个输出不可靠。三角标 准形变换完成将系统变换为对应三角标准形形式，这种三角标准形便于将 系统分解为故障子系统和正常子系统。并行KX观测器用于针对变换后的 三角标准形系统观测其反馈状态函数KX，以给出系统稳定反馈。最后，控制切换根据故障诊断模块诊断结果决定将并行KX观测器中对应的一个KX 观测器输出反馈回系统控制输入。
以下是对本发明方法的进一步描述 1、故障诊断模块
考虑线性定常控制系统，可以用下面的状态空间模型描述。
_K,) = Cx(,) + /《)
式中，(R表示实数域，n表示实数域空间维数)为状态向量，"eiT (R表示实数域，m表示实数域空间维数)为控制向量，(R表示实 数域，/表示实数域空间维数)为输出向量，(R表示实数域，g 表示实数域空间维数)为故障向量，A B、 C为系统系数。
故障诊断模块的作用是检测并隔离出哪一个传感器输出出现故障，因 而，本发明采用一种基于经典传感器故障残差观测器的故障诊断方法
设计/个状态观测器，分别用不同的传感器测量信号作为输入信号。 如图2所示其设计步骤如下。
1)将/维的传感器输出信号进行划分
"[M,…,W (T表示矩阵转置，下文同) 使其^对应第个传感器的输出，/ = 1,2,...,/。 2)利用y,和"建立/个观测器；第/个观测器只由x和"驱动。
3) 由上述观测器得到/组状态估计值A,^...,^其中^=[^,4,...,^『是 由第/个观测器得到的，/ = 1，2,...，/
4) 在系统正常运行时，^,(,、1,2,...,/)应收敛到系统的状态x;当第/个传感器发生故障，而其余的/-l个传感器正常运行时，由第i个观测器所得 的状态观测值A将会偏离状态真值X ，于是可得如下诊断结论。
定义残差
G = x — C,《，f = 1,2，…乂 其中，C,是输出矩阵的第/行，定义残差阈值、若^s，则无故障； 若^>"则第z'个传感器发生故障，于是便可以进行在线故障检测与隔离。
2、 控制切换
采用故障诊断模块和并行KX观测器(第一和第二 KX观测器)同时对 系统进行观测，故障观测器对系统输出观测后获取各个传感器输出的残差， 检测隔离出故障传感器，控制切换算法根据检测隔离结果进行并行KX观 测器的选择，控制切换算法基本流程为若传感器2出现故障，则选择第 一KX观测器，若传感器l出现故障，则选择第二KX观测器。切换默认输 出为第一KX观测器。
故障诊断模块对系统传感器故障进行检测隔离后，决定控制切换模块 选择并行KX观测器中的哪一部分KX观测器输出，并行KX观测器基于假 定的对应故障模式分别进行先验设计，下文将分别阐述第一 KX观测器与 第二 KX观测器的详细设计方法。
3、 第一KX观测器的生成
第一KX观测器基于假定传感器2出现故障设计。对于默认系统(1)，系 统测量输出变量je^可描述为y-Ly,，乂]， 7，对应正常部分传感器(传感器 1)测量输出，力对应故障部分传感器(传感器2)测量输出。
1)三角标准形变换三角标准形变换的目的是将系统(1)变换为对应三角标准形形式，这 种三角标准形便于将系统分解为正常子系统和故障子系统，但其前提是必 须所针对系统测量输出变量7=[乂,72]中，^对应正常部分传感器(传感器1)
测量输出，^对应故障部分传感器(传感器2)测量输出。因为系统默认描 述^对应正常传感器1测量输出，力对应故障传感器2测量输出。因而， 在进行第一 KX观测器设计时可直接针对默认系统进行系统三角标准形变 换及子系统分解。
假定系统(1)可观测，则其可观性矩阵J^『^C^…04"-'fc77，满足 簡,)="(mnk表示矩阵的秩，下文同)。设f =[《《 《]，则有 定义l.若令v, =m"/t[Cl^V...(f')V]，
乂=1赘
则称^,/ = 1,2,...,/}为系统(1)的三角标准形指数集。显然有，基
于三角标准形指数集，可获得引理l。
引理1.存在一个线性坐标变换7 = &，可将系统(1)变换为如下等价
三角标准形
P的求法如下
厂1 =[WVH 2…f-V力,斗.D,]
其中= 1,2,...,/)是下述方程的解
6,["《…("-')V ^..(,')V] =
的值就是上式等式右边[o...oio...o]中的元素1所处的位置序号。
设ra"A:C = / ，且设B7</ 。令Jfr=[《《],，其中 Se^，^ei^，j^及,J2e及,—〃 而巧=^>， & = ^ Vj ， ^2= —^，则系统(2)
可表示为
「. ， " 、— 一 I,
,=/+1
「i,0、
、4人
》「0、
1
+
A」
柳 ，
x10
(3)
若再令鸟=[^2逸]，"=[《"rf，j>2=_ 2-(^，则系统(3)可分解为如下两 个子系统
》2 = ^352
(4)
(5)
2) KX观测器
在状态反馈中，控制律一般可表示为"=-&。为了减小观测器的维数， 本发明采用KX观测器方法直接对状态变量的函数&进行重构观测。KX 观测器设计方法如式(6)所示
该观测器满足
w 二 Mz +卸 limzO) = limr'x(0
(6)
则其成立充要条件为:
1) rJ-F:r'=GC， r'为实常阵；
3) F的全部特征值均具有负实部(
164) mt+m: = /:
对原系统通过线性坐标变换^ = &获得系统三角标准形后，根据反馈参
数k，选择满足上述条件1) -4)的r'，KG,仏M，iV，就可设计出&为观测
目标的系统观测器。
为了使系统观测器具有容错性能，还必须对上述参数进行限定求解。
其求解主要思路为对于正常子系统(4)与故障子系统(5)，分别针对两 个子系统设计^子观测器，即构建的正常kx观测器为fl = ^—Zl + ，
以正常kx观测器为例说明各参数
故障kx观测器为—^+^ + A"'
tt 2 =^2z2+乂》;
含义，A,《,A三个系数矩阵决定了正常观测器状态变量导数^与正常观测
器状态变量z,、第一传感器测量输出变量A及正常观测器控制输入变量"之
间的线性数值关系，化,A两个系数矩阵决定了正常观测器输出变量q与正 常观测器变量A及第一传感器测量输出变量A之间的线性数值关系。故障
kx观测器中各系数含义与正常kx观测器大致相同，在此不再叙述。
基于各个子观测器设计的 ;',巧,《,//,,^,^,(/ = 1，2)值，推导算得第一 kx 观测器的r),G,仏M,iV值。子系统观测器参数与第一 kx观测器参数之间
满足如下推导关系
令系统观测器参数表示为
<formula>formula see original document page 17</formula>
子系统(4) kx观测器的参数表示为《'^,《,A,化,A，子系统(5) kx观 测器的参数表示为H《,A，j^,A，则满足
l) 7;'=f;,r4《2) A,=偶,々2 =《'4
3) A =《，《=《
4) G,《G4^
5) a = r/A, //2 = r;義+ r4'4
6) M,化，M,i^2
8) G3、 r;任意选定，但需满足7^1+7^2-^73'=(73^+《( 2; 4、第二kx观测器的生成
第二 kx观测器的生成与第一 kx观测器唯一不同之处在于第二 kx 观测器的生成基于假定传感器1为故障。为了满足三角标准形变换并分解 为正常子系统与故障子系统的前提，需将默认系统(l)的Y^乂,^]中的,yl 与y2互换位置，获得新的传感器测量输出变量表示；Z-[h,w。对应系统 (1)中的所有参数及变量表示进行相应调整，获得新的卫星姿控系统表示 形式
3/(f) = C'x'(,) + /'(0
调整后新的传感器测量输出变量/表示为少'=[少;，^]，其中，乃'对应 第二正常传感器测量输出，x为第一故障传感器测量输出； 对上述新系统表示再按照三角标准形变换及kx观测器设计流程生成第
二kx观测器，原理与步骤与第一kx观测器相同。
由第一kx观测器与第二kx观测器并行观测系统控制输入与测量输出， 构成并行kx观测器与故障诊断模块同时进行在线观测，由控制切换模块 根据故障诊断结果决定并行kx观测器中哪一路kx观测器输出。结合本发明进一步提供以下实施例
将本发明应用于对地定向三轴稳定卫星姿态喷气控制中，若把卫星看 :，由于俯仰通道是解耦的，可以单独设计。因此在这里我们仅考虑 滚动和偏航两个轨道的状态空间形式
<formula>formula see original document page 19</formula>(7)
式(7)中A、 ^表示外力矩在卫星本体坐标系中的三个分] /2表示卫星的三个主惯量；叫表示卫星的轨道角速度。
为下面论述方便，在这里我们令
<formula>formula see original document page 19</formula>则喷气姿态控制系统可表示为形如系统(1)的状态方程形式。
滚动/偏航回路的容错观测与反馈稳定控制框图如图3所示，采用故障 观测器和KX观测器同时对系统进行观测，故障观测器对系统输出观测后 获取各个传感器输出的残差，检测隔离出故障传感器，控制切换算法根据 检测隔离结果进行KX观测器的选择，控制切换算法基本流程为若传感 器1出现故障，则选择KX观测器1，若传感器2出现故障，则选择KX 观测器2。切换默认输出为KX观测器1。为了对比本发明所提出容错观测方案与其他方案的优越性，针对上述 喷气控制系统，分别从状态观测容错性(是否正常状态受故障输出影响)、 传感器故障的整体容错性(是否对所有传感器故障容错)、卫星姿态闭环故 障稳定性三个方面进行了对比实验。
1) 状态观测容错性能对比
将本发明观测器方法与经典Luenberger观测器方法针对系统(7)在传 感器故障下进行状态跟踪对比，设传感器1故障为阶跃型失效故障，发生 在ls。两种观测器获得的观测状态曲线如下图4， 5所示，图中横坐标表示 时间(time):
由图4， 5可知，当传感器1阶跃故障在ls发生时，Luenberger观测器 所有状态估计^渐进偏离实际系统状态x ，而本文所采用KX容错观测器除 了受传感器输出影响的状态估计变量&、 4偏离实际状态值x;、 a以外，^、 ^仍然能跟踪x。 x2，由此可见，KX容错观测器相比传统观测器方法，在 部分输出不可靠时，仍然能跟踪剩余的部分正常状态。
2) 传感器故障的整体容错性能对比
将本发明经改进后的KX观测器方法与KX观测器方法在不同传感器 故障下进行状态跟踪对比，设传感器l、 2故障均为间歇失效故障，传感器 2故障发生在0.6-0.8秒，传感器1故障发生在1.2-1.4秒。两种观测器获得 的观测状态曲线如下图6， 7所示
由图6、 7可知，当传感器2故障在0.6-0.8秒发生时，KX观测器和改 进KX容错观测器均能在故障发生阶段跟踪部分正常状态x,、 x2，故障消失后两者都能跟踪全部正常状态；当传感器1故障发生在1.2-1.4秒时，KX 观测器不再能跟踪系统所有状态，而改进KX观测器仍然能跟踪实际状态 值A、 x4，故障消失后，KX观测器仍不能恢复状态跟踪，而改进KX观测
器方法能够恢复跟踪所有状态。
3)闭环故障稳定性能对比
将本发明改进KX观测器方法与KX观测器方法在闭环反馈控制系统中 进行状态跟踪与控制稳定效果对比，仍然设传感器1 s发生阶跃型失效故障。 两种观测器获得的观测状态曲线如下图8， 9所示
由图8， 9可知，当传感器1阶跃故障在ls发生时，KX观测器仍能跟 踪部分正常状态x,、 x2，但系统状态开始变得偏离稳定，系统反馈控制失效； 而改进KX容错观测器也能跟踪部分正常状态;q、 x2，但系统是渐进趋于稳定的。
上述分析可知，经过改进后的KX容错观测器方法在任意部分传感器发 生故障时，仍能估计系统剩余正常状态，且能保证系统闭环反馈控制稳定， 其容错观测性能及反馈系统稳定性能均优于其他观测器方法。
权利要求
1、一种用于卫星姿态控制系统的传感器容错观测方法，具体为采用故障诊断模块对卫星姿态控制系统进行传感器故障检测隔离，若隔离结果判定第一传感器存在故障，则选择第二KX观测器进行观测，若判定第二传感器存在故障，则选择第一KX观测器进行观测。所述第一KX观测器按照如下方式生成以第一传感器为正常、第二传感器为故障，将卫星姿态控制系统变换分解为正常子系统和故障子系统，分别根据针对正常和故障子系统构建正常KX观测器和故障KX观测器，再将正常和故障KX观测器合并为第一KX观测器；所述第二KX观测器按照如下方式生成以第一传感器为故障、第二传感器为正常，再按照与第一KX观测器相同的方式生成第二KX观测器。
2、根据权利要求1所述的一种用于卫星姿态控制系统的传感器容错 观测方法，其特征在于，所述第一KX观测器的生成步骤具体为(1)系统分解步骤对卫星姿态控制系统进行分解生成正常子系统5=^^1+《"，4为正常子系统状态变量A的导数A与正常子系统状态变量^的线性系数，4为正常子系统状态变量S的导数A与正常子系统控制输入变量u的线性系数，A为第一传感器测量输出变量A与正常子系统状态变量^的线性系数；以及故障子系统，:《3& + 52" ， A为故障子系统状态变量i^的导数^与故障子系统状态变量x 的线性系数，》2为故障子系统状态变量; 2的导数^与 故障子系统控制形式输入变量"的线性系数，^为第二传感器 形式输出变量A与故障子系统状态变量^的线性系数，A^， A为 第二传感器形式输出变量j>2与正常子系统状态变量&间的线性系数取反，T 表示矩阵转置；上述各系数满足以下关系逸=[4》2]，<formula>formula see original document page 3</formula>(2)正常KX观测器的生成步骤针对正常子系统构建正常KX观测器^r一,j)"^A^,(^A,化,i^fi')， 5为正常KX观测器的状态变量，^为正常KX观测器的输出变量，《为 正常KX观测器的状态变量导数i,与状态变量5的线性系数矩阵，《为正常 KX观测器的状态变量导数^与第一传感器测量输出变量A的线性系数矩 阵，A为正常KX观测器的状态变量导数^与正常子系统的控制输入变量 u的线性系数矩阵，ii^为正常KX观测器输出变量^与正常KX观测器状 态变量^的线性系数矩阵，《为正常KX观测器输出变量份,与第一传感器测 量输出变量A的线性系数矩阵；《为约束《,《,^,化,^系数矩阵之间数值关 系满足KX观测器条件的中间系数矩阵； (3)故障KX观测器的生成步骤针对故障子系统构建故障KX观测器 尺;^0/,冗，z2,^，/;，^,A,aK,《')，22为故障KX观测器的状态变量，％为故障KX观测器的输出变量，《为故障KX观测器的状态变量导数4与状态 变量^的线性系数矩阵，6为故障KX观测器的状态变量导数^与故障观测 器输出变量化的线性系数矩阵，A为故障KX观测器的状态变量导数f2与 故障子系统的控制形式输入变量"'的线性系数矩阵，&2为故障观测器输出 变量《2与故障KX观测器状态变量^的线性系数矩阵，^为故障观测器输出变量^与第二传感器测量形式输出变量K的系数矩阵；《为约束 《，(52,々2，&2，》2系数矩阵之间数值关系满足KX观测器条件的中间系数矩阵;(4)第一KX观测器的合成步骤 将正常KX观测器和故障KX观测器合成第一 KX观测器，y为卫星姿态控制系统的所有传感器测量输出，z为第-6> 二 Mz + ,KX观测器的状态变量，w为第一KX观测器的输出变量，第一KX观测器的参数F,G,仏乾iV满足以下关系定义实常阵r'-<formula>formula see original document page 4</formula><formula>formula see original document page 5</formula> 。
3、根据权利要求l或2所述的一种用于卫星姿态控制系统的传感器容 错观测方法，采用三角标准形式变换对卫星姿态控制系统进行分解。
全文摘要
本发明提供一种用于卫星姿态控制系统的传感器容错观测方法，首先对控制系统进行传感器故障检测隔离，若隔离结果判定第一传感器存在故障，则选择第二KX观测器进行观测，若判定第二传感器存在故障，则选择第一KX观测器进行观测。第一或第二KX观测器的确定方法为假定第二或第一传感器存在故障，将控制系统分解为正常和故障两个子系统，以系统反馈稳定控制为目标，分别针对两个子系统设计低维KX函数观测器，进而合并得到具有容错性能的系统KX观测器。本发明通过设计两个并行KX观测器并融入控制切换流程，使卫星姿态控制系统在部分传感器输出不可靠时仍能保证系统剩余部分观测量的容错观测，保证故障系统的闭环控制完整性。
文档编号B64G1/24GK101481019SQ20091006081
公开日2009年7月15日 申请日期2009年2月20日 优先权日2009年2月20日
发明者岑朝辉, 睿 蒋, 魏蛟龙 申请人:华中科技大学