题目：三轴稳定卫星智能混成自主控制系统及其健康管理

随着空间科学技术的不断发展和进步，卫星技术在通信广播、导航定位、遥感遥测、地球资源和环境勘测、军事侦察、地理测绘和气象观测等方面得到了广泛应用，从深度和广度上促进了人类社会的信息化进程，正在改变着人类的生活方式。自上世纪80年代以来，伴随着功能密度不断提高，不论从结构上还是从功能需求上考虑，卫星系统的复杂性都在不断增长，而且显得更加突出。所以开展面向提高卫星可靠性与安全性的卫星系统自主控制与综合健康管理技术的研究具有重要的理论意义与工程应用价值。本文将人工智能技术与混成动态系统理论方法相结合，研究卫星系统的智能自主控制与综合健康管理问题。在建立了卫星帆板展开后的卫星挠性动力学模型后，分析了卫星系统的故障可诊断性和系统可重构性问题，深入研究了基于信息冗余和M距离的故障诊断技术，提出了一种基于混成动态系统理论的混成卫星综合健康管理分层组态化模型，并针对小卫星编队飞行队形保持控制的应用背景，给出了设计示例和仿真结果。本文的主要贡献有：1) 利用经典力学中的牛顿定律、角动量定律和变分原理建立了带挠性附件的卫星姿态动力学模型。2) 总结了卫星姿控系统中的主要故障成因，建立了5种卫星常见故障的数学模型，提出一种基于状态空间可观测的卫星故障可诊断性分析准则并进行了仿真验证，研究了卫星观测机构子系统和执行机构子系统的重构控制策略并进行了仿真验证。3) 重点研究了卫星自主控制与实施综合健康管理过程中的核心功能模块，即卫星故障诊断技术。在由卫星运动学方程设计卫星姿态观测器的过程中，由于其中存在的信息冗余，给出一种基于状态观测器的卫星故障诊断方法；提出一种基于RBF神经网络和M距离的卫星姿态故障诊断模型，重点研究了基于M距离的故障残差评价与定位方法。4) 深入分析了小卫星编队自主控制需求，提出一种基于MAS技术的混成柔性开放式卫星编队智能自主控制系统模型，针对小卫星编队的队形保持自主控制问题，给出了仿真验证结果，展示了其有效性和可行性。5) 根据卫星系统健康保障技术的发展趋势和卫星综合健康管理系统的特点，在混成动态系统的理论方法基础上提出了一种三位一体分层递阶的卫星综合健康管理的组态化模型，着重分析了事件驱动的健康管理智能优化决策机制和相应的应用实现技术。本文的研究工作在一定程度上丰富和发展了卫星系统智能自主控制与综合健康管理的理论方法和技术工具，可为空间智能控制技术的发展开拓新的实现途径并提供一定的成果积累。