针对卫星姿态控制系统的执行器故障诊断和传感器故障诊断

资 源 简 介

针对卫星姿态控制系统的执行器故障诊断和传感器故障诊断

详 情 说 明

卫星在轨运行期间，执行器和传感器的可靠性直接影响姿态控制系统的稳定性。针对这两类关键部件的故障诊断技术，是保障航天器长期任务成功的基础保障。

在典型的卫星三轴稳定控制系统中，执行器（如反作用飞轮、推力器）可能出现的故障包括卡死、增益异常或完全失效。诊断模块通常采用模型参考对比法，通过比较理论输出与实际反馈的残差信号，结合自适应阈值算法来定位故障源。对于间歇性故障，还会引入时频分析技术提升检测灵敏度。

传感器（如星敏感器、陀螺仪）的故障表现为数据跳变、零偏漂移或噪声异常增大。诊断系统会采用多源信息融合策略，利用不同物理特性的传感器进行交叉验证。例如将陀螺仪的角速率积分结果与星敏感器的绝对姿态数据进行一致性校验，通过卡尔曼滤波器的创新序列分析识别异常读数。

先进的诊断系统会进一步结合故障树分析和机器学习方法，不仅能识别单一故障，还能处理执行器-传感器耦合故障等复杂场景。诊断结果将实时反馈至容错控制模块，触发控制律重构或硬件冗余切换，确保卫星在故障条件下的姿态控制精度。

该技术已逐步形成从故障检测、隔离到系统重构的完整闭环，成为现代航天器自主健康管理体系的核心组件。未来的发展方向包括在轨自主学习算法和基于数字孪生的预测性维护技术。