Page 239 - 当代控制理论及应用技术概论

第六章 故障诊断与容错控制研究

技术上还局限于依靠人工手段对航天器进行在轨管理。航天器发生严重的故障
后，需要组织航天领域相关专家和航天器研制人员到故障处置的现场一起进行分
析，制定相应的维修方案，并对维修方案进行仿真验证确认后才能根据制定的维
修方案对故障航天器进行维修，无法形成一个通用化的航天器故障诊断平台。直

到 2014 年我国首个航天器在轨故障诊断与维修实验室才在西安某卫星测控基地
宣告成立。
目前，航天器在轨故障诊断与维修问题，已经成为国际航天领域的热点之一。
建立航天器在轨故障诊断与维修通用化平台已经成为各个国家进行航天器在轨管

理发展的实际需要和必然趋势。
（二）国内外航天器故障诊断技术的发展
1. 国外航天器故障诊断技术的发展
美国在航天领域的发展早期就已经非常重视故障诊断技术的研究，是最先

将故障诊断技术运用于航天器飞行任务中的国家。自 20 世纪 70 年代起，美国在
很多航天工程中都采用了以状态监测为主的故障诊断方法。当时的“双子星座”
飞船就是以故障监测系统为基础的载人飞船，将地面数据监测系统以及宇航员舱
内手动操作相结合来完成包括姿态控制系统、燃料推进系统以及三轴转动速率的

数据状态检测。通过对这些状态参数的监测可以对飞船发生的故障采取相应的措
施，保证飞行任务的顺利完成。而后的“阿波罗”飞船在“双子星座”飞船故障
诊断系统的基础上，建立了一套自身的安全保障系统。该系统包括了对故障状态
的监测和处理，并由航天领域专家进行参与分析。这也使得“阿波罗”系列飞船

能圆满完成各项任务。近年来， NASA 在航天器故障诊断方面进行了全方位的探
索并且已经形成了完整的故障诊断体系， 后来将其归类为集成健康管理系统的
范围中。
俄罗斯和西欧等多个国家也在故障诊断技术方面进展卓越。 俄罗斯借助前

苏联开展的航天器故障诊断仿真工作中得到的经验技术对航天器的故障诊断与状
态进行监测和分析， 并通过地面模拟的方法来保证航天器飞行任务的顺利完成。
而西欧，以德国和法国为主的国家也进行了研究并开发了很多实用的故障诊断系
统。 法国的 Delange 等人研究开发了用于火箭发动机的故障监测系统， 能够高

效准确地判断出故障发生的时间并及时采取措施；Dellner 等人针对“尤里卡”
平台开发的基于知识的故障诊断系统， 可以对该平台的冷闭合系统进行全方位

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