一种一类二阶系统的可观测能力解析量化评估方法

    公开(公告)号:CN114580153B

    公开(公告)日:2024-08-30

    申请号:CN202210129912.3

    申请日:2022-02-11

    Inventor: 王大轶 董天舒

    Abstract: 本发明公开了一种一类二阶系统的可观测能力解析量化评估方法,包括:步骤S1,建立一类二阶系统的动力学模型及导航观测模型;步骤S2,确定一类二阶系统的Lie导数计算规则;步骤S3,计算得到一类二阶系统不同阶次的Lie导数;步骤S4,构建得到可观测性矩阵;步骤S5,进行极坐标变换,令可观测性矩阵分解,得到六维共有子空间;步骤S6,基于六维共有子空间,将可观测性矩阵的迹运算下界表示为解析形式,得到一类二阶系统的可观测能力解析量化表达式,完成对一类二阶系统的可观测能力解析量化评估。通过本发明确定的系统可观测能力量化结果更贴近实际情况,同时大幅降低了系统可观测性量化分析计算难度,适合在计算资源严重受限的航天器上进行。

    基于序列图像状态表达的航天器自主导航鲁棒滤波算法

    公开(公告)号:CN114659526B

    公开(公告)日:2024-07-23

    申请号:CN202210128975.7

    申请日:2022-02-11

    Abstract: 本发明涉及基于序列图像状态表达的航天器自主导航鲁棒滤波算法,属于自主导航技术领域;步骤一、构建空间非合作目标自主相对导航系统状态方程;步骤二、构建单目相机序列图像测量方程;步骤三、构建基于序列图像的状态表达模型,进而利用三角函数公式将测量值和测量误差值分离并根据测量误差分布获得测量噪声期望矩阵εk;步骤四、获得k时刻一步状态预测值#imgabs0#和k时刻一步预测协方差矩阵Pk|k‑1;步骤五、计算得到状态估计的最优增益Kk;步骤六、计算得到k时刻的状态估计值xk|k和状态估计协方差矩阵Pk|k;本发明可以提高对系统状态初值不准确的抗干扰性,从而获得更高精度的状态估计结果。

    自主导航系统可观测能力降维表征及解析判定方法和系统

    公开(公告)号:CN114623832B

    公开(公告)日:2024-07-23

    申请号:CN202210106536.6

    申请日:2022-01-28

    Inventor: 王大轶 董天舒

    Abstract: 一种自主导航系统可观测能力等价降维表征及解析判定方法,包括如下步骤:根据航天器自主导航系统动力学模型、观测模型以及航天器自主导航系统Lie导数计算规则,计算航天器自主导航系统不同阶次的Lie导数,构建可观测性矩阵;将自主导航系统状态量X进行坐标变换,令可观测性矩阵分解,得到可观测性矩阵的初步六维共有子空间及初步剩余矩阵;将可观测性矩阵的初步六维共有子空间中部分元素与初步剩余矩阵交换,得到完全表征系统观测能力的六维共有子空间;分析完全表征系统观测能力的六维共有子空间的零空间,得到航天器自主导航系统可观测能力解析判定准则。本发明表征的系统可观测能力更贴近实际情况,同时大幅降低了系统可观测性分析计算难度。

    一种一类二阶系统的可观测能力解析量化评估方法

    公开(公告)号:CN114580153A

    公开(公告)日:2022-06-03

    申请号:CN202210129912.3

    申请日:2022-02-11

    Inventor: 王大轶 董天舒

    Abstract: 本发明公开了一种一类二阶系统的可观测能力解析量化评估方法,包括:步骤S1,建立一类二阶系统的动力学模型及导航观测模型;步骤S2,确定一类二阶系统的Lie导数计算规则;步骤S3,计算得到一类二阶系统不同阶次的Lie导数;步骤S4,构建得到可观测性矩阵;步骤S5,进行极坐标变换,令可观测性矩阵分解,得到六维共有子空间;步骤S6,基于六维共有子空间,将可观测性矩阵的迹运算下界表示为解析形式,得到一类二阶系统的可观测能力解析量化表达式,完成对一类二阶系统的可观测能力解析量化评估。通过本发明确定的系统可观测能力量化结果更贴近实际情况,同时大幅降低了系统可观测性量化分析计算难度,适合在计算资源严重受限的航天器上进行。

    一种基于降维能观矩阵的故障与状态解耦方法

    公开(公告)号:CN119512908A

    公开(公告)日:2025-02-25

    申请号:CN202411503918.8

    申请日:2024-10-25

    Abstract: 一种基于降维能观矩阵的故障与状态解耦方法,包括:S1、给出空间飞行器自主诊断系统Lie导数计算规则;S2、利用Lie导数计算规则,建立空间飞行器自主诊断系统能观矩阵;S3、给出能观矩阵的共有子空间及子空间剩余项;S4、计算子空间剩余项的伪逆矩阵;S5、计算共有子空间的左零空间;S6、将伪逆矩阵和左零空间相乘,得到空间飞行器自主诊断系统能观矩阵的左零空间;S7、将空间飞行器自主诊断系统能观矩阵的左零空间与空间飞行器自主诊断系统的观测函数,实现故障与状态解耦。本发明获得的空间飞行器自主诊断系统能观矩阵的左零空间计算方法,降低了计算复杂度,本算法可靠、占用计算资源少,适合在计算资源严重受限的空间飞行器上进行。

    一种基于概率不变空间的航天器故障诊断方法

    公开(公告)号:CN119472590A

    公开(公告)日:2025-02-18

    申请号:CN202411512748.X

    申请日:2024-10-28

    Abstract: 一种基于概率不变空间的航天器故障诊断方法,首先,建立航天器系统离散状态空间模型;接着,注入故障模式得到估计观测数据;根据等价空间模型消除未知概率分布的状态量,获得估计观测量的残差矩阵,计算各故障模式下的估计均值和协方差矩阵;然后,在航天器在轨运行时,根据等价空间模型得到在轨观测量残差矩阵的均值和协方差矩阵;接着,根据估计均值、协方差矩阵和在轨均值、协方差矩阵,得到在轨运行数据和各故障模式估计数据概率分布的K‑L散度;最后,根据K‑L散度识别航天器在轨运行时概率密度最接近的故障模式完成故障诊断。本发明应用于航天器在轨故障诊断时仅通过对比观测数据的概率分布差异,降低了故障诊断算法的复杂程度。

    一种基于控制能量区间划分的航天器自主重构方法

    公开(公告)号:CN119472277A

    公开(公告)日:2025-02-18

    申请号:CN202411512746.0

    申请日:2024-10-28

    Abstract: 一种基于控制能量区间划分的航天器自主重构方法,首先,基于剩余有效因子描述执行器的失效故障并得到对应的系统构型;然后,通过可镇定判据确定可镇定故障集,设置控制能量代价函数与容许的代价上限,以此确定最低剩余有效因子的组合及可重构故障集;其次,对控制能量代价函数值域进行区间划分并获得一系列可重构故障子集;再次,针对每一个可重构故障子集进行正常与故障模式一体化设计,形成一个主被动结合重构控制库;最后,设计一个决策模块,使每一个故障子集唯一对应控制库中某个控制律。该发明兼具被动重构方法的低运算复杂度以及主动重构方法的低控制能耗。

    自主导航系统可观测能力降维表征及解析判定方法和系统

    公开(公告)号:CN114623832A

    公开(公告)日:2022-06-14

    申请号:CN202210106536.6

    申请日:2022-01-28

    Inventor: 王大轶 董天舒

    Abstract: 一种自主导航系统可观测能力等价降维表征及解析判定方法,包括如下步骤:根据航天器自主导航系统动力学模型、观测模型以及航天器自主导航系统Lie导数计算规则,计算航天器自主导航系统不同阶次的Lie导数,构建可观测性矩阵;将自主导航系统状态量X进行坐标变换,令可观测性矩阵分解,得到可观测性矩阵的初步六维共有子空间及初步剩余矩阵;将可观测性矩阵的初步六维共有子空间中部分元素与初步剩余矩阵交换,得到完全表征系统观测能力的六维共有子空间;分析完全表征系统观测能力的六维共有子空间的零空间,得到航天器自主导航系统可观测能力解析判定准则。本发明表征的系统可观测能力更贴近实际情况,同时大幅降低了系统可观测性分析计算难度。

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