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申请/专利权人：北京航空航天大学杭州创新研究院

摘要：本发明涉及一种面向航天器延寿的冗余飞轮最大系统可靠性控制分配方法，属于航天器姿态控制技术领域，包括：首先，建立飞轮电枢电流平方的维纳过程退化模型；其次，基于维纳过程退化模型建立飞轮的可靠性评估模型；然后，基于冗余飞轮系统4中取3失效模式建立冗余飞轮系统的可靠性模型；最后，以冗余飞轮系统的可靠性模型为最大化目标函数建立控制分配优化模型，并求解得到最优控制分配方案。本发明实现冗余飞轮系统使用寿命的最大化，其原理和计算过程简单易懂，容易实现工程化应用，产生较好的航天器在轨自主延寿效果。

主权项：1.一种面向航天器延寿的冗余飞轮最大系统可靠性控制分配方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、以可测的飞轮电枢电流值的平方作为飞轮的性能退化表征量，建立性能退化表征量的维纳过程退化模型；建立的性能退化表征量的维纳过程退化模型如下： （1）式中，为飞轮电枢电流值的平方，为退化速率系数，为广义时间函数，为时间，为扩散系数，表示标准布朗运动，指均值为0、方差为时间的正态分布函数；第二步、将飞轮在特定时间的可靠度定义为飞轮退化量值在该特定时间内未超过失效阈值的概率，基于第一步建立的维纳过程退化模型和可靠度定义，建立飞轮的可靠性评估模型；建立的飞轮的可靠性评估模型如下： （2）式中，表示第个飞轮在离散时间的可靠度，为索引值，为非负整数，为失效阈值，为广义时间函数在离散时间的值，为扩散系数的极大似然估计值，表示标准正态分布函数，表示指数函数，为第个飞轮在离散时间的退化速率系数在线估计值，由下式计算： （3）式中，为退化速率系数的极大似然估计值，为第个飞轮在离散时间的退化速率系数估计值，为第个飞轮在离散时间的电枢电流值，为第个飞轮在离散时间的电枢电流值的平方；，均为中间参数，，，为时间差，为索引值，为非负整数，为广义时间差，为广义时间函数在离散时间的值，为广义时间函数在离散时间的值，为中间参数，m为索引值，为非负整数，，为广义时间函数在离散时间的值，为广义时间函数在离散时间的值，和均为离散时间，；第三步、基于冗余飞轮系统4中取3失效模式，结合第二步得到的飞轮的可靠性评估模型，建立冗余飞轮系统的可靠性模型；冗余飞轮系统4中取3失效模式指冗余飞轮系统的4个飞轮中至少有3个飞轮可靠才能保证整个冗余飞轮系统工作；建立的冗余飞轮系统的可靠性模型如下： （4）式中，表示冗余飞轮系统在离散时间与电枢电流值相关的可靠度，即其与当前时刻的电枢电流值相关，分别为第个飞轮在离散时间的电枢电流值，也写为；表示第个飞轮在离散时间的可靠度，为索引值，为非负整数，上标T表示矩阵的转置；第四步、以第三步得到的冗余飞轮系统的可靠性模型为最大化目标函数，建立控制分配优化模型，并求解得到最优控制分配方案；以冗余飞轮系统的可靠性模型为最大化目标函数建立控制分配优化模型如下： （5）式中，表示在离散时间时的航天器三轴控制力矩向量，为在离散时间时的航天器三轴控制力矩，为电磁力矩系数，表示冗余飞轮系统的构型矩阵。

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