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

制一体化设计方法。近年来，有研究者将容错控制与控制分配结合在一起，研究
容错控制分配技术。有文献将容错控制分配思想用于火星探测航天器的容错控制。
有文献利用指令分配最优查表法研究了航天器控制系统的容错控制分配。指令分
配最优查表法是由欧空局在研发自动转移飞行器（ATV）时提出的，但是欧空局
提出的指令分配最优查表法没有考虑推力器的幅值有界问题。有文献对指令分配

最优查表法进行了改进并将其应用于有故障航天器的推力分配。
（二）被动容错控制
主动容错控制方法的控制效果依赖于故障诊断结果的准确性。因此，主动

容错控制所面临的主要困难之一就是故障诊断结果的不准确性。与主动容错控制
不同，被动容错控制不需要利用故障诊断信息，在抵御模型偏差方面具有一定的
优势。有文献研究了配置有四个反作用飞轮的姿态控制系统的容错控制方法。该
方法虽然没有直接采用故障诊断模块，但也利用时延控制方法估计了故障引起的
偏差并进行了补偿。有文献针对具有柔性附件的卫星姿态控制系统，采用自适应

反步控制方法研究了考虑执行器故障的被动容错控制。有文献针对存在参数不确
定性和执行机构故障的姿态控制系统，设计了一种鲁棒变增益 PID 容错控制方法。
总体来说，现有的被动容错控制方法主要是基于 Lyapunov 函数的方法，通过将

滑模控制、反步控制、自适应控制等理论方法引入卫星姿态控制系统来设计容错
控制律。控制器的推导和形式都越来越复杂。有文献指出，星上存储空间和处理
能力等资源的有限性要求故障诊断和容错控制算法简明有效，防止过分复杂导致
正常运行模式的软件可靠性下降。但是，目前的航天器被动容错控制研究中对这
方面的考虑较少。

第三节 航空发动机故障诊断与容错控制技术应用

一、航空发动机故障诊断方法

（一）信号诊断方法
信号诊断是航空发动机故障诊断的主要方式，主要是建立 I/O 信号模型，通
过信号幅度，信号频率等对航空发动机进行故障诊断。在航空发动机信号故障诊

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