一種飛行器動力系統多維故障重組方法

戴世聰，肖 振，孫超逸，樊奇林，肖 翔

（1. 空間物理重點實驗室，北京，100076；2. 北京航天自動控制研究所，北京，100854）

0 引 言

動力系統是飛行器實現軌道控制、助推加速、制動減速、機動轉彎、姿態控制等動作的關鍵系統，其能否可靠工作是決定飛行任務能否正常完成的關鍵。而動力系統，特別是用于軌道控制的液體發動機，其復雜的系統組成疊加自身工作時產生的高溫、振動等復雜環境，使其可靠性難以提高。同時，軌控動力系統重量占飛行器總重比例高，采用直接冗余設計將大幅增加飛行器重量，從而對執行助推任務的運載器提出過高的要求，費效比低。因此，為提升動力系統可靠性，采用多臺低復雜度小推力發動機組合工作，并在故障情況下通過飛行器在線自主重組是一種可行的可靠性提升手段。

針對故障狀態下的控制，早在1971 年已提出“完整性控制”概念，標志著容錯控制思想的產生。此后50 余年里，容錯控制理論蓬勃發展，并在神舟飛船等項目上進行應用。文獻[8]提出了一種近空間飛行器的容錯控制方法，能夠在執行機構卡死等情況下完成姿態控制。文獻[9]提出了一種適應空天飛行器動力系統故障的直接力空氣動力復合控制容錯方法。但上述文獻中的方法均是假定了飛行器的單一故障模式，而在實際工程應用中，動力系統故障模式繁雜，各類故障影響也有差異，容錯控制系統需要同時適應多種不同故障，為控制系統設計以及總體設計帶來了挑戰。……