Page 245 - 当代控制理论及应用技术概论
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第六章 故障诊断与容错控制研究
尤其是基于数据挖掘的航天器故障诊断方法不需要建立对象的模型，依靠分析已
经积累的海量历史数据，提取出其中的关联关系和趋势特征作为识别故障的依据。
航天器遥测数据包括了航天器运行和控制过程中的各种性能参数数据、状
态分析数据、二次计算结果等多种状态数据，这些数据反应了航天器的运行状态。
由于航天器系统复杂，参数众多，大多包括成千上万的传感器测量参数，这些参
数在设备发生故障之前的一段时间可能就会有一定变化，如温度、压力等参数的
异常变化，其也会导致测控过程中的一些其他数据发生异常变化。基于数据挖掘
的航天器故障诊断的方法，通过以航天器的遥测数据为研究对象，构建航天器遥
测数据的训练库和测试库，利用数据挖掘分类方法训练故障分类器，经测试库数
据验证分类器的有效性后，生成对应的故障诊断规则，并利用历史数据对规则进
行测试和优化。在故障诊断中，将设备实时的数据与的诊断规则和诊断知识一起
代入诊断运算过程，得到故障是否存在、产生的原因和处理的方法。这种方法可
从海量的数据中及时发现异常情况，并对异常情况进行预警、诊断并发现一些深
层次的故障原因，并将故障重新输入训练库中，提高后续故障诊断的准确度和精
度，是今后研究的一个重点。
三、航天器容错控制技术
容错控制技术是 20 世纪 80 年代发展起来的一种提高可靠性的技术。容错
控制技术可分为主动容错和被动容错两大类，其中主动容错控制需要利用故障诊
断部分所提供的信息，而被动容错不依赖于故障诊断部分，主要是靠控制器自身
的鲁棒性来抑制故障的影响。在航天器的容错控制中，以控制理论为基础的方法
研究最多，以下简要综述与姿态控制系统相关的容错技术。
（一）主动容错控制
在主动容错控制方面，美国学者 Boskovic 等研究了卫星姿态控制系统的主
动容错控制，提出了一种基于自适应观测器组的容错控制策略，其基本思想是设
计一组自适应观测器，通过切换的方式判断是哪个执行器发生了故障，然后通过
伪逆法实现容错控制。国内学者也非常重视航天器的主动容错控制。有文献针对
卫星姿态控制系统，研究了基于增广观测器的故障估计与容错控制方法。有文献
针对存在冗余敏感器的卫星姿态确定系统，设计了一种基于联邦卡尔曼滤波器的
容错姿态确定方法。有文献针对卫星敏感器故障，提出了一种故障诊断与容错控
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