Page 238 - 当代控制理论及应用技术概论

当代控制理论及应用技术概论
Introduction to Contemporary Control Theory and Applied Technology

3. 动态冗余技术
动态冗余技术，它通过多模式的冗余（包括信息冗余、结构冗余、时间冗
余和空间冗余等），为系统抵御灾难提供基础。动态冗余技术是借助快速响应的
故障检测与诊断技术，来提高系统的可靠性，缩短故障的修复时间，增强系统的
可用性。动态冗余技术可及时自动切换故障子系统或改变系统结构，阻止故障积

累。动态冗余技术可以说是容错计算技术中最主要、最常用和最复杂的技术。

第二节 航天器故障诊断与容错控制技术应用

一、航天器故障诊断概况

（一）航天器故障诊断技术的研究现状
航天器作为光机电一体化仪器的设备，由于其规模大、复杂度高、航天器

的资源和人工干预能力有限，且太空环境日趋恶劣并存在着大量的不确定性因素
等，这些都对航天器的故障诊断技术提出了挑战难以进行有效维护，经常会出现
系统异常运行甚至出现故障的情况。因此，航天器故障诊断技术对提高航天器的

可靠性、安全性和有效性具有十分重要的作用，已经成为航天领域主要研究方向。
美国和俄罗斯（前苏联）为代表的国家，在航天器故障诊断技术方面做了
大量且深入的研究工作。美国国家航空航天局（NASA）从上个世纪七十年代以
来便开始研究航天器的在轨故障诊断技术。经过几十年的发展，NASA 利用建立
的航天器故障诊断平台，对大量故障航天器进行了成功的诊断与维修，保证了航

天器的可靠稳定运行，延长了航天器的使用寿命，除了保障航天器可靠稳定的运
行外，故障诊断技术对于减少地面工作人员的工作量、航天员的培训时间以及发
射与运行成本都具有重要意义。近几年美国投入大量的资金用于航天器系统故障

诊断技术研究。尤其是在航天飞机方面，将飞行风险降低了 50%，同时运行预算
降低了 1/3，而且还可能进一步降低。
自 20 世纪 70 年代我国成功发射第一颗卫星以来，我国航天领域的技术人
员便开始研究航天器故障诊断技术。但是一直以来，相关的研究所和日常管理部
门没有建立专业的航天器故障诊断平台，主要依托某卫星测控中心组织实施，在

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