题目：航天器推力系统优化配置及故障诊断研究

随着太空技术的不断深入和发展，航天器的安全可靠逐渐引起人们的高度重视。本文以航天器为对象，着眼提高航天器的安全可靠性，研究了航天器推力系统优化配置及其故障诊断两方面问题。主要有以下内容：1.研究了以平均推力损失系数为优化指标的配置综合方法。针对航天器推力系统的优化配置，在深入分析国内外研究现状的基础上，提出了以平均推力损失系数为优化指标的配置综合方法，并在二维任务环境下进行了仿真验证，为多维任务推力系统优化配置提供研究思路。2.研究了基于未知输入观测器(Unknown Input Observer-UIO)的故障区分与隔离技术。将航天器在小角度运动姿态下归结为一类含有未知输入的线性时不变系统模型，以UIO故障检测滤波器为基础，分别应用特征向量配置和残差解耦技术，设计出了能区分和隔离闭环系统故障的观测器，并给出了相应算法。3.研究了航天器大角度姿态运动的闭环故障诊断问题。对于一个非线性、强耦合的航天器姿态控制系统，首先采用姿态四元素离散模型进行描述，将航天器推力执行机构故障归结为偏差型故障，采用强跟踪滤波器(Strong Tracking Filter-STF)对航天器推力执行机构进行故障诊断；其次采用拉格朗日方程连续模型进行描述，把变结构滑模观测器(Sliding Mode Observer-SMO)引入到航天器推力系统故障检测中，通过适当设计SMO, 从观测器的滑动残差向量中提取故障特征信息，应用移动窗模糊诊断原理实现故障残差处理，得到残差平均隶属度，通过判断平均隶属度来检测故障是否发生，并比对已有的故障模式进行故障隔离。