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卫星姿态控制系统的可重构性分配方法研究

项昌毅  
【摘要】:本文以卫星姿态控制系统为研究对象,从理论方面对卫星姿态控制系统的可重构性分配方法进行研究,并将提出的方法用Matlab实现仿真验证。 首先,阐述了本课题的研究背景、目的及意义,简要介绍了卫星姿态控制系统的稳定控制方法和系统结构组成,并针对可重构性和可重构性分配的研究现状进行了总结,给出了本文的主要研究内容。 其次,基于可控性原理给出了执行机构可在线重构的判据,然后根据可重构故障数与总故障数的比值定义了可重构度,并提出了可重构度最大化和成本最小化的冗余分配模型。 再次,在无约束的可重构性分配方面,根据分配方法适用的不同前提条件和研制阶段,对无约束指标分配方法进行了比较分析。为了克服卫星姿态控制系统可重构性统计数据不足的问题,提出基于模糊综合评价法的可重构性分配方法,仿真结果验证了方法的有效性。 最后,在有约束的可重构性分配方面,基于优化目标个数的不同,将可重构性分配分为单目标优化和多目标优化等两个问题进行研究。针对前者提出了基于启发式算法的可重构性分配,该方法通过比较不同阶段敏感因子的大小,在敏感因子最大的一级增加冗余,保证了系统资源的最优化配置。然后,针对多目标优化的可重构性分配问题,由于单评价函数不能及时反映系统配置变化对于目标的影响,为了克服这一缺点,提出对多目标分别建立评价函数的方法,该方法较好地考虑不同性质的、相互矛盾的多个目标的满意程度,仿真计算验证了上述两种有约束分配方法的可行性。


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