【技术实现步骤摘要】
一种基于可重构性的受扰系统构型优化方法及系统
本专利技术涉及一种基于可重构性的受扰系统构型优化方法及系统，通过优化航天器系统的安装构型，提升已有硬件冗余备份分配的合理性，充分利用不同硬件设备之间的内在关联关系，使得系统在故障情况下能够以尽可能小的代价恢复既有功能，实现正常模式与故障模式的一体化设计，提升航天器系统的自主重构能力。实现系统既有硬件备份冗余的高效分配与合理利用，从而全面有效地改善航天器系统的在轨运行质量。通过在航天器控制系统上的应用，证明方法有效可行。
技术介绍
为满足未来航天器安全可靠自主运行的发展趋势，必须提升整个航天器系统的自主故障处理能力，使系统发生故障后，依然能够维持安全运行状态，并尽可能地满足期望性能指标要求。系统的自动化程度越高，自主故障处理能力的要求就越发突出。重构控制是由美国国家航空宇航局(NASA)于1982年首先提出的概念，是目前系统自主故障处理的主要方法之一。实现重构控制的前提是航天器系统具有可以重构的能力，即可重构性。通过增加系统备份和优化冗余分配等技术手段，可以有效提升航天器系统的可重...
【技术保护点】
1.一种基于可重构性的受扰系统构型优化方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1，根据航天器系统参数，建立包含故障、干扰与时间约束的航天器系统模型；/nS2，根据S1所得航天器系统模型，针对航天器的任务要求、当前健康状态以及所受约束条件和航天器系统具有可重构性需要满足的性能阈值，获取可重构度与航天器系统结构参数的关系；/nS3，将航天器系统结构参数作为变量，根据S2所得可重构度关于系统结构参数的关系，对航天器系统设备的安装构型进行优化，直至航天器系统的可重构性满足要求。/n
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于可重构性的受扰系统构型优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，根据航天器系统参数，建立包含故障、干扰与时间约束的航天器系统模型；
S2，根据S1所得航天器系统模型，针对航天器的任务要求、当前健康状态以及所受约束条件和航天器系统具有可重构性需要满足的性能阈值，获取可重构度与航天器系统结构参数的关系；
S3，将航天器系统结构参数作为变量，根据S2所得可重构度关于系统结构参数的关系，对航天器系统设备的安装构型进行优化，直至航天器系统的可重构性满足要求。
2.根据权利要求1所述的一种基于可重构性的受扰系统构型优化方法，其特征在于，所述航天器系统模型为Cn＝I6×6；其中，Ix,Iy,Iz为航天器系统的三轴转动惯量；x∈Rn、u∈Rm、y∈Rq、分别为系统的状态向量、输入向量、输出向量以及外部干扰，n、m、q、md为正整数，R表示实数域；t为时间，tf为故障发生时刻，tmis为实际任务的规定完成时间；α和β为系统中硬件设备的安装角度，Φ(α,β)为力矩分配矩阵，取决于硬件设备的安装构型；Λ＝diag{θ1,θ2,...,θm}为系统中硬件设备的失效因子矩阵，θi∈[0,1],i＝1,2,...,m；03×3、I3×3和I6×6分别为3阶零矩阵、3阶单位矩阵和6阶单位矩阵；ωo为航天器的轨道角速度；D为外部干扰的系数矩阵。
3.根据权利要求2所述的一种基于可重构性的受扰系统构型优化方法，其特征在于，所述可重构度与航天器系统结构参数的关系为其中，ρ表示系统的可重构度，κ为航天器具有可重构性需要满足的性能阈值；Q为状态偏差权值矩阵，W为使得A+γ-2DDTP-(BΛ)R-1(BΛ)TP稳定的半正定矩阵解，Wf的取值与终端状态要求有关，可取Wf＝0。
4.根据权利要求3所述的一种基于可重构性的受扰系统构型优化方法，其特征在于，所述对航天器系统硬件设备的安装构型进行优化的方法为：
其中，st.为约束条件。
技术研发人员：王大轶，屠园园，刘成瑞，李文博，刘文静，张香燕，赵小宇，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11
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