基于目标分析的卫星控制系统可重构性建模与评价方法
【专利摘要】本发明公开了基于目标分析的卫星控制系统可重构性建模与评价方法，通过基于目标分析的可重构性建模方法根据用户的明细需求划分各层功能为不同的目标；然后通过可行集的综合，得到不同目标下的可行集，实现不同目标下的容错控制；本发明根据每个可行配置的最小二阶模态大小，定义了重要度指标，然后提出最小重构单元风险度的指标，用于最小重构单元风险分析，对于风险高的部件，在系统设计阶段应该考虑设计冗余；对于系统的可重构性，根据故障个数提出了k阶可重构性指标，用于评价系统的可重构性；本发明能够有效分析比例故障、软件故障，欠驱动可控制等问题下的容错控制问题；还可以实现这些问题下的可重构性评价和薄弱环节分析。
【专利说明】基于目标分析的卫星控制系统可重构性建模与评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种卫星控制系统可重构性建模与评价方法。
【背景技术】
[0002]为了保证卫星控制系统在运行过程中的高可靠性，一般要对关键部件设计足够的冗余，使系统发生故障后，经过诊断隔离和重构，可以利用健康的执行机构和相应的控制算法进行姿态控制。冗余包含硬件冗余，软件冗余和解析冗余三个层面。卫星系统由于资源、经费、能耗、性能等的限制，不能设置无限的冗余。此时需要通过对卫星系统的可重构性建模和评价，在设计阶段引入可重构性分析，用于指导卫星结构设计，从系统层面克服产品固有可靠性不足，提高卫星运行可靠性和延长使用寿命。
[0003]目前卫星可重构性处于起步阶段，已有的基于功能树的可重构性建模和评价方法对比例故障、软件故障，欠驱动控制等问题，不能合理有效的建模分析和评价。已有的重要度、薄弱环节和系统可重构性方法，尚有很多不足，比如没有区分配置的应用效果，可重构率只考虑单故障等。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于目标分析的卫星控制系统可重构性建模与评价方法，能够有效分析比例故障、软件故障，欠驱动可控制等问题下的容错控制问题；还可以实现这些问题下的可重构性评价和薄弱环节分析，最终能够保证卫星控制系统设计满足要求。
[0005]本发明包括如下技术方案:
[0006]一种卫星控制系统可重构性建模与评价方法，包括如下步骤:
[0007](1)对卫星控制系统进行结构分解获得最小重构单元，分析每个最小重构单元的最小功能、确定每个最小重构单兀所有可能的状态；
[0008](2)根据最小重构单元的最小功能得到卫星控制系统功能域，确定各个功能之间的逻辑关系，建立卫星控制系统功能逻辑关系图，所述功能逻辑关系图包括位于最顶层的总功能、位于中间层的K级子功能和位于最底层的最小功能；
[0009](3)根据用户的需求对每个总功能、K级子功能和最小功能设置至少一个目标，从而建立功能结构关系图；
[0010](4)根据每个最小重构单元所有可能的状态确定最底层的目标的可行集；所述可行集是多个可行配置的集合；通过位于底层的目标的可行集的合并获得位于顶层的目标的可行集，直至获得最顶层的目标的可行集；
[0011](5)对最顶层的目标的可行集计算每个可行配置i对应的能控能观格拉姆矩阵的最小二阶模态λ i;计算最小二阶模态λ i的匹配函数g( λ J，计算该最顶层的目标下每个
最小重构单元j的重要度
【权利要求】
1.一种基于目标分析的卫星控制系统可重构性建模与评价方法，其特征在于，包括如下步骤:(1)对卫星控制系统进行结构分解获得最小重构单元，分析每个最小重构单元的最小功能、确定每个最小重构单兀所有可能的状态；(2)根据最小重构单元的最小功能得到卫星控制系统功能域，确定各个功能之间的逻辑关系，建立卫星控制系统功能逻辑关系图，所述功能逻辑关系图包括位于最顶层的总功能、位于中间层的K级子功能和位于最底层的最小功能；(3)根据用户的需求对每个总功能、K级子功能和最小功能设置至少一个目标，从而建立功能结构关系图；(4)根据每个最小重构单元所有可能的状态确定最底层的目标的可行集；所述可行集是多个可行配置的集合；通过位于底层的目标的可行集的合并获得位于顶层的目标的可行集，直至获得最顶层的目标的可行集；(5)对最顶层的目标的可行集计算每个可行配置i对应的能控能观格拉姆矩阵的最小二阶模态λ i ;计算最小二阶模态λ i的匹配函数g( λ 计算该最顶层的目标下每个最小重构单元j的重要度
【文档编号】G06F17/50GK103699750SQ201310739665
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】王大轶, 段文杰, 刘成瑞, 何英姿 申请人:北京控制工程研究所