基于系統(tǒng)能力量化的自主運行技術：可診斷性、可重構性與可觀測性

目錄
序一
序二
前言
第1章緒論1
1.1引言1
1.2自主診斷方法2
1.2.1自主診斷方法研究現(xiàn)狀及存在問題3
1.2.2可診斷性內涵及影響因素5
1.3自主重構方法11
1.3.1自主重構方法研究現(xiàn)狀及存在問題11
1.3.2可重構性內涵及影響因素16
1.4自主導航方法21
1.4.1自主導航方法研究現(xiàn)狀及存在問題21
1.4.2可觀測性內涵及影響因素31
1.5本章小結33
參考文獻33
第2章預備知識43
2.1常用坐標系43
2.1.1參考坐標系的定義43
2.1.2坐標系之間的變換45
2.2航天器軌道動力學模型47
2.2.1軌道攝動模型47
2.2.2軌道動力學方程的表達形式51
2.2.3軌道動力學方程53
2.3航天器姿態(tài)運動學模型54
2.3.1姿態(tài)的描述54
2.3.2姿態(tài)運動學方程62
2.4航天器故障模式分析65
2.4.1典型故障模式65
2.4.2故障模式分類與建模68
2.5系統(tǒng)可觀測性70
2.5.1線性系統(tǒng)可觀測性71
2.5.2非線性系統(tǒng)可觀測性75
2.6本章小結80
第3章診斷能力定量表征和可診斷性理論81
3.1可診斷性理論研究現(xiàn)狀81
3.1.1基于模型的診斷能力評價方法81
3.1.2基于數(shù)據(jù)的診斷能力評價方法83
3.1.3診斷能力評價在航天器中的應用84
3.2未知輸入影響下系統(tǒng)診斷能力量化方法87
3.2.1問題描述87
3.2.2模型重構89
3.2.3考慮未知輸入的診斷能力評價方法91
3.2.4仿真算例97
3.3測量受限條件下系統(tǒng)診斷能力量化方法100
3.3.1問題描述101
3.3.2考慮測量信息丟失的診斷能力評價方法102
3.3.3仿真算例108
3.4參數(shù)緩變條件下系統(tǒng)診斷能力量化方法115
3.4.1問題描述115
3.4.2基于數(shù)據(jù)驅動的診斷能力評價方法117
3.4.3仿真算例124
3.5本章小結129
參考文獻129
第4章重構能力定量表征和可重構性理論136
4.1可重構性理論研究現(xiàn)狀136
4.1.1基于定量模型的可重構性量化方法136
4.1.2基于定性模型的可重構性判別方法137
4.1.3存在的問題138
4.2能量及時間受限條件下系統(tǒng)重構能力量化方法139
4.2.1問題描述140
4.2.2可重構性評價141
4.2.3仿真算例152
4.3干擾影響下系統(tǒng)重構能力量化方法158
4.3.1問題描述158
4.3.2可重構性評價160
4.3.3仿真算例167
4.4輸入飽和條件下系統(tǒng)重構能力量化方法171
4.4.1問題描述172
4.4.2可重構性評價173
4.4.3仿真算例179
4.5本章小結183
參考文獻184
第5章觀測能力定量表征和可觀測性理論188
5.1可觀測性理論研究現(xiàn)狀188
5.1.1觀測能力表征方法的研究現(xiàn)狀189
5.1.2觀測能力定性判定方法的研究現(xiàn)狀191
5.1.3觀測能力定量表達方法的研究現(xiàn)狀192
5.1.4一類欠觀測系統(tǒng)的可觀測性研究現(xiàn)狀193
5.2欠觀測系統(tǒng)的觀測能力等價降維表征方法196
5.2.1問題描述196
5.2.2欠觀測系統(tǒng)Lie運算的共有屬性198
5.2.3欠觀測系統(tǒng)可觀測性矩陣共有子空間的構建201
5.3欠觀測系統(tǒng)的觀測能力嚴格判定及解析量化方法203
5.3.1觀測能力嚴格判定方法203
5.3.2觀測能力解析量化方法208
5.3.3仿真算例212
5.4本章小結215
參考文獻215
第6章基于可診斷性與可重構性理論的航天器自主診斷重構方法221
6.1基于可診斷性理論的自主診斷研究現(xiàn)狀221
6.1.1系統(tǒng)結構設計221
6.1.2診斷方法設計222
6.1.3可診斷性設計在航天器中的應用223
6.2基于可重構性理論的自主重構研究現(xiàn)狀225
6.2.1系統(tǒng)結構設計225
6.2.2重構方案設計226
6.2.3可重構性設計在航天器中的應用227
6.3航天器正常模式與故障模式一體化設計方法228
6.3.1問題描述229
6.3.2重構方案設計233
6.3.3系統(tǒng)結構設計249
6.3.4仿真算例251
6.4航天器故障診斷與系統(tǒng)重構一體化設計方法255
6.4.1問題描述256
6.4.2性能下降描述257
6.4.3重構時刻優(yōu)化259
6.4.4仿真算例265
6.5本章小結270
參考文獻270
第7章基于可觀測性理論的航天器自主導航方法276
7.1基于可觀測性理論的軌道流形優(yōu)化方法276
7.1.1相對軌道動力學及軌道參數(shù)276
7.1.2觀測能力及相對軌道要素關聯(lián)表達式277
7.1.3異軌道面的*優(yōu)軌道流形分析281
7.1.4共軌道面的*優(yōu)軌道流形分析283
7.1.5仿真算例285
7.2基于可觀測度的陸標構型規(guī)劃方法287
7.2.1陸標個數(shù)對可觀測度影響分析287
7.2.2觀測1個未知陸標的空間構型規(guī)劃291
7.2.3觀測2個未知陸標的空間構型規(guī)劃296
7.3基于*優(yōu)軌道機動的相對位置狀態(tài)高精度估計模型301
7.3.1系統(tǒng)狀態(tài)可區(qū)分性機理分析301
7.3.2系統(tǒng)狀態(tài)估計精度分析308
7.3.3*優(yōu)軌道機動量求解312
7.3.4優(yōu)化問題及求解315
7.3.5仿真算例320
7.4本章小結324
參考文獻324
第8章總結和展望326
8.1研究總結326
8.1.1系統(tǒng)能力定量表征理論326
8.1.2自主運行技術方法327
8.2未來展望327
8.2.1自主診斷重構領域327
8.2.2自主導航領域328