CN111913467B - 一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航天器控制系统健壮性、安全性设计技术领域，涉及一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法。本发明提出的一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法直接面向控制系统关键任务参数和技术指标，可有效提升航天器控制系统健壮性和安全性；本发明根据故障形式将具有耦合特征的复杂系统级故障进行明确划分，诊断所用信息直观，逻辑清晰，方法正确可靠；本发明针对不同的故障形式结合工作模式、部件特性、控制器设计等综合因素的诊断参数阈值和时间阈值设计方法，满足诊断的正确性和时效性需求。

Description

一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法

技术领域

本发明属于航天器控制系统健壮性、安全性设计技术领域，涉及一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法。

背景技术

军事和民用领域对航天器任务与目标的多样化需求促进了航天器研制技术水平的发展，也使得航天器结构与功能日益复杂化。航天器作为一项典型的大系统工程，涉及到多学科、综合性、多部门参与、尖端成果协同工作。航天器控制系统又可谓是庞大航天器系统中最为复杂的一个子系统，也是决定有效载荷是否能在预定的方位和指向上发挥既定作用的关键所在。近年来，为满足高精度、高稳定度、快速机动等高性能需求，控制系统本身从硬件配置到软件架构也日益复杂化，体现出多项新技术集成和跨越多学科综合等特点。然而，复杂性本身就容易导致高风险，新产品和新技术也往往蕴藏着故障隐患。地面环境及模拟空间环境下对于某些对空间环境敏感或概率性故障往往难以暴露，这就对控制系统在轨自主、可靠的故障诊断和处理能力提出了很高的要求。

航天器控制系统的故障一般可分为单机/部件级故障和系统级故障。部件级故障包括各类敏感器故障和执行机构故障，根据部件本身的物理特性和工作机理，一般会进行各单机的故障模式分析及功能FMEA建模，大多是将着眼点放在脉冲型故障、阶跃型故障和可模型化的渐变故障这三类典型故障模式上，故障表征形式抽象、清晰，该思路在统一单机故障模型建模和从系统层面考虑单机故障影响时具有可借鉴性，但是也存在一定局限性，例如局部持续漂移性故障、泄露性故障等，可能在单机/部件级故障诊断中未能识别，由于控制闭环作用，会导致故障表征的彼此关联或相互触发，甚至由于某单机故障导致另一单机误判。此外，系统级故障是一种常见而容易发生的故障类型，这类故障的诱因非常复杂，可能是一个或多个因素的组合，包括系统电子元件失效、器件物理特性异常、软件设计缺陷、以及空间环境干扰等诸多因素。系统级故障诊断也直接面向控制系统任务要求和性能指标，十分关键。综上所述，从系统层面通过控制系统关键重要的指标评判系统工作状态，并在性能降低或面临失稳风险时及时采取系统级处置措施，是解决具有耦合特征的复杂单机级故障和系统级故障的有效途径，从而保障控制系统的健壮性和安全性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对姿态基准丢失、控制性能下降、推力器喷气过多以及能源安全无法保障等航天器控制系统的系统级故障，提出了一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，该方法通过提炼通用的诊断逻辑及给出合理的参数阈值和时间阈值设计方法，能够避免部件级故障或临时受扰上升为系统故障，避免由于短期姿态动态机动过程的姿态波动导致系统故障报警等，同时，阈值设计结合控制器设计，使得系统故障诊断与环境力矩、控制边界、初始条件等协同一致，避免误判或漏判。本发明给出的方法与工程实际情况结合紧密，诊断逻辑清晰合理，阈值设计技巧性强，对系统级故障覆盖性好，提升了控制系统全生命周期的健壮性和安全性。

本发明的技术解决方案是：

一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，该方法用于诊断航天器控制系统的姿态基准丢失故障、控制性能下降故障、推力器喷气过多故障以及能源安全无法保障故障等典型系统级故障；

步骤如下：

(1)对于航天器控制系统的系统级故障中的姿态基准丢失故障，设计针对姿态基准丢失的系统级故障诊断方法，诊断信息来源为所处工作模式下姿态确定所使用的具备绝对定姿基准的敏感器，包括星敏感器、地球敏感器和太阳敏感器。

姿态基准丢失判断方法为：

第一步，敏感器基准丢失判断，根据敏感器本身输出标志、测量输出等通过阈值判断来确定敏感器基准是否丢失。如果设定时间阈值内敏感器输出有效性标志持续显示无效或者设定时间阈值内敏感器输出标志显示有效但输出数据经检测持续异常，则判定该敏感器姿态基准丢失；数据检测阈值和时间阈值的设计综合考虑该模式的性能指标、敏感器的工作特性和特殊工况(例如光学敏感器受干扰，或太阳敏感器处于地影阶段等)以及能源、测控风险评估，既要避免敏感器受短期干扰误触发基准丢失故障，又要防止诊断时间过长危及能源和测控安全；

第二步，如果当前使用的敏感器被诊断为敏感器基准丢失，且不具备其他绝对定姿敏感器用于维持原工作模式下的姿态，则诊断为姿态基准丢失的系统级故障，将姿态基准丢失标志置1并结束姿态基准丢失故障诊断；如果当前使用的敏感器未发生敏感器基准丢失，将姿态基准丢失标志置0并结束姿态基准丢失故障诊断；如果当前使用的敏感器发生敏感器基准丢失，但具备其他绝对定姿敏感器可用，则切换至其他绝对定姿敏感器以维持原工作模式下的姿态，将姿态基准丢失标志置0。

(2)对于航天器控制系统的系统级故障中的控制性能下降故障，设计针对控制性能下降的系统级故障诊断方法，诊断信息来源为所处工作模式下姿态确定所使用的敏感器，诊断所使用的参数为姿态误差和角速度误差，基于诊断信息结合阈值判断性能下降故障是否发生。

面向控制性能下降故障，诊断所使用的参数为两种，一是姿态角度误差，即敏感器及敏感器组合确定的定姿角度与标称姿态角度的误差；二是姿态角速度误差，即通过测量得到的角速度与标称角速度的误差。当姿态角度误差或姿态角速度误差超出阈值且持续时间超过时间阈值时，诊断为控制性能下降的系统级故障。具体步骤如下：

第一步，航天器姿态确定的姿态角度超差故障诊断，如果在设定时间内，引入控制器的卫星姿态确定角度与标称姿态角度的误差持续超出阈值，则判定发生姿态角度超差故障。将控制性能下降故障标志置1并结束控制性能下降故障诊断。否则，进入下一步对姿态角速度超差故障诊断；

第二步，航天器姿态确定的姿态角速度超差故障诊断，如果在设定时间内，引入控制器的卫星姿态确定角速度与标称角速度的误差持续超出阈值，则判定发生姿态角速度超差故障。将控制性能下降故障标志置1并结束控制性能下降故障诊断；否则，将控制性能下降故障标志置0并结束控制性能下降故障诊断。

(3)对于航天器控制系统的系统级故障中的推力器喷气过多故障，设计针对推力器喷气过多的系统级故障诊断设计方法，诊断信息来源为推力器控制输出信息，诊断所使用的参数为计时周期内累积喷气量，基于诊断信息结合阈值判断推力器喷气过多故障是否发生。

面向推力器喷气过多故障，如果在给定时间内用于姿态控制的喷气量超出给定阈值范围，则认为发生推力器喷气过多的系统级故障，将推力器喷气过多故障标志置1并结束推力器喷气过多故障诊断；否则，将推力器喷气过多故障标志置0并结束推力器喷气过多故障诊断。

(4)对于航天器控制系统的系统级故障中的能源安全无法保障故障，设计针对能源安全无法保障的系统级故障诊断设计方法，诊断信息来源为模拟太阳敏感器测量输出、或帆板驱动机构转角信息、或整星能源信息，诊断所使用的参数为帆板对日角度误差、或整星能源参数，基于诊断信息结合阈值判断能源安全无法保障故障是否发生。

面向能源安全无法保障故障，当帆板对日角度误差持续超过阈值，或整星能源参数显示不满足能源最低保障阈值要求时，诊断为能源安全无法保障的系统级故障。阈值的设计需明确正常情况下帆板对日的精度要求，持续时间需要考虑帆板的最高转速，避免诊断时间过长导致诊断期间危及卫星能源安全。具体步骤如下：

第一步，如果航天器太阳帆板安装有模拟太阳敏感器，对模拟太阳敏感器输出进行异常判断，如果在设定时间内模拟太阳敏感器输出的太阳可见标志为无效或模拟太阳敏感器输出的帆板对日角度误差持续超出阈值，则判定发生能源安全无法保障故障，将能源安全无法保障故障标志置1并结束能源安全无法保障故障诊断；否则，如果模拟太阳敏感器输出的太阳可见标志为有效且模拟太阳敏感器输出的帆板对日角度误差未超出阈值，则将能源安全无法保障故障标志置0并结束能源安全无法保障故障诊断；如果航天器太阳帆板未安装模拟太阳敏感器，则进行第二步帆板转角持续超差故障诊断；

第二步，帆板转角持续超差故障诊断，如果在设定时间内，帆板转角与理论目标转角的角度误差持续超出阈值，则判定发生能源安全无法保障故障，将能源安全无法保障故障标志置1并结束能源安全无法保障故障诊断。否则，进入下一步对能源系统报警故障诊断；

第三步，能源系统报警故障诊断，如果具备整星能源信息，如一次电源电压、母线电流、电池充放电信息等，当整星能源信息无法满足整星能源最低保证阈值要求或如果当准确判断卫星长时间未充电情况下，则判定发生能源安全无法保障故障，将能源安全无法保障故障标志置1并结束能源安全无法保障故障诊断；否则将能源安全无法保障故障标志置0并结束能源安全无法保障故障诊断。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

(1)本发明提出的一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法直接面向控制系统关键任务参数和技术指标，可有效提升航天器控制系统健壮性和安全性；

(2)本发明根据故障形式将具有耦合特征的复杂系统级故障进行明确划分，诊断所用信息直观，逻辑清晰，方法正确可靠；

(3)本发明针对不同的故障形式结合工作模式、部件特性、控制器设计等综合因素的诊断参数阈值和时间阈值设计方法，满足诊断的正确性和时效性需求。

(4)本发明涉及的一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，覆盖航天器控制系统的姿态基准丢失故障、控制性能下降故障、推力器喷气过多故障以及能源安全无法保障故障，为控制系统及时转入安全模式提供依据和参考，确保整星结构安全、能源安全。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，本发明提出本一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，在明确系统级故障定义并确定诊断原则的基础上，对姿态基准丢失、控制性能下降、推力器喷气过多以及能源安全无法保障四种主要的系统级故障表征，给出系统级故障诊断的关注参数及相应阈值设计方法。给出的系统级故障诊断逻辑和参数阈值的设计能够避免由于单一部件级故障引发系统级故障报警。面向航天器全生命周期的安全和稳定运行，具有较高的指导意义和实用价值。

如图1所示，一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，步骤如下：

(1)对于航天器控制系统的系统级故障中的姿态基准丢失故障，设计针对姿态基准丢失的系统级故障诊断设计方法，诊断信息来源为所处工作模式下姿态确定所使用的敏感器，包括星敏感器、地球敏感器和太阳敏感器。基于三类部件有效性标志和阈值判断姿态基准是否丢失。如果诊断航天器姿态基准丢失，则将姿态基准丢失标志置1，否则将姿态基准丢失标志置0；

(2)对于航天器控制系统的系统级故障中的控制性能下降故障，设计针对控制性能下降的系统级故障诊断设计方法，诊断信息来源为所处工作模式下姿态确定所使用的敏感器，诊断所使用的参数为姿态误差和角速度误差，基于诊断信息结合阈值判断性能下降故障是否发生。如果诊断航天器控制性能下降故障，则将控制性能下降故障标志置1，否则将控制性能下降故障标志置0；

(3)对于航天器控制系统的系统级故障中的推力器喷气过多故障，设计针对推力器喷气过多的系统级故障诊断设计方法，诊断信息来源为推力器控制输出信息，诊断所使用的参数为计时周期内累积喷气量，基于诊断信息结合阈值判断推力器喷气过多故障是否发生。如果诊断推力器喷气过多故障，则将推力器喷气过多故障标志置1，否则将推力器喷气过多故障标志置0；

(4)对于航天器控制系统的系统级故障中的能源安全无法保障故障，设计针对能源安全无法保障的系统级故障诊断设计方法，诊断信息来源为模拟太阳敏感器测量输出、或帆板驱动机构转角信息、或整星能源信息，诊断所使用的参数为帆板对日角度误差、或整星能源参数，基于诊断信息结合阈值判断能源安全无法保障故障是否发生。如果诊断能源安全无法保障故障，则将能源安全无法保障故障标志置1，否则将能源安全无法保障故障标志置0；

步骤(1)针对姿态基准丢失的系统级故障诊断设计方法，如下：

姿态基准丢失判断方法为：

第一步，敏感器基准丢失判断，根据敏感器本身输出标志、测量输出等通过阈值判断来确定敏感器基准是否丢失。如果设定时间阈值内敏感器输出有效性标志持续显示无效或者设定时间阈值内敏感器输出标志显示有效但输出数据经检测持续异常，则判定该敏感器姿态基准丢失；数据检测阈值和时间阈值的设计综合考虑该模式的性能指标、敏感器的工作特性和特殊工况(例如光学敏感器受干扰，或太阳敏感器处于地影阶段等)以及能源、测控风险评估，既要避免敏感器受短期干扰误触发基准丢失故障，又要防止诊断时间过长危及能源和测控安全；

第二步，如果当前使用的敏感器被诊断为敏感器基准丢失，且不具备其他绝对定姿敏感器用于维持原工作模式下的姿态，则诊断为姿态基准丢失的系统级故障，将姿态基准丢失标志置1并结束姿态基准丢失故障诊断；如果当前使用的敏感器未发生敏感器基准丢失，将姿态基准丢失标志置0并结束姿态基准丢失故障诊断；如果当前使用的敏感器发生敏感器基准丢失，但具备其他绝对定姿敏感器可用，则切换至其他绝对定姿敏感器以维持原工作模式下的姿态，将姿态基准丢失标志置0。

步骤(2)针对控制性能下降的系统级故障诊断设计方法，具体如下：

面向控制性能下降故障，诊断所使用的参数为两种，一是姿态角度误差，即敏感器及敏感器组合确定的定姿角度与标称姿态角度的误差；二是姿态角速度误差，即通过测量得到的角速度与标称角速度的误差。当姿态角度误差或姿态角速度误差超出阈值且持续时间超过时间阈值时，诊断为控制性能下降的系统级故障。具体步骤如下：

第一步，航天器姿态确定的姿态角度超差故障诊断，如果在设定时间内，引入控制器的卫星姿态确定角度与标称姿态角度的误差持续超出阈值，则判定发生姿态角度超差故障。将控制性能下降故障标志置1并结束控制性能下降故障诊断。否则，进入下一步对姿态角速度超差故障诊断；

第二步，航天器姿态确定的姿态角速度超差故障诊断，如果在设定时间内，引入控制器的卫星姿态确定角速度与标称角速度的误差持续超出阈值，则判定发生姿态角速度超差故障。将控制性能下降故障标志置1并结束控制性能下降故障诊断；否则，将控制性能下降故障标志置0并结束控制性能下降故障诊断。

步骤(3)针对推力器喷气过多的系统级故障诊断设计方法，具体如下：

面向推力器喷气过多故障，如果在给定时间内用于姿态控制的喷气量超出给定阈值范围，则认为发生推力器喷气过多的系统级故障，将推力器喷气过多故障标志置1并结束推力器喷气过多故障诊断；否则，将推力器喷气过多故障标志置0并结束推力器喷气过多故障诊断。

步骤(4)针对能源安全无法保障的系统级故障诊断设计方法，具体如下：

面向能源安全无法保障故障，当帆板对日角度误差持续超过阈值，或整星能源参数显示不满足能源最低保障阈值要求时，诊断为能源安全无法保障的系统级故障。阈值的设计需明确正常情况下帆板对日的精度要求，持续时间需要考虑帆板的最高转速，避免诊断时间过长导致诊断期间危及卫星能源安全。具体步骤如下：

第一步，如果航天器太阳帆板安装有模拟太阳敏感器，对模拟太阳敏感器输出进行异常判断，如果在设定时间内模拟太阳敏感器输出的太阳可见标志为无效或模拟太阳敏感器输出的帆板对日角度误差持续超出阈值，则判定发生能源安全无法保障故障，将能源安全无法保障故障标志置1并结束能源安全无法保障故障诊断；否则，如果模拟太阳敏感器输出的太阳可见标志为有效且模拟太阳敏感器输出的帆板对日角度误差未超出阈值，则将能源安全无法保障故障标志置0并结束能源安全无法保障故障诊断；如果航天器太阳帆板未安装模拟太阳敏感器，则进行第二步帆板转角持续超差故障诊断；

第二步，帆板转角持续超差故障诊断，如果在设定时间内，帆板转角与理论目标转角的角度误差持续超出阈值，则判定发生能源安全无法保障故障，将能源安全无法保障故障标志置1并结束能源安全无法保障故障诊断。否则，进入下一步对能源系统报警故障诊断；

第三步，能源系统报警故障诊断，如果具备整星能源信息，如一次电源电压、母线电流、电池充放电信息等，当整星能源信息无法满足整星能源最低保证阈值要求或如果当准确判断卫星长时间未充电情况下，则判定发生能源安全无法保障故障，将能源安全无法保障故障标志置1并结束能源安全无法保障故障诊断；否则将能源安全无法保障故障标志置0并结束能源安全无法保障故障诊断。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。

本发明提出一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，在明确系统级故障定义并确定诊断原则的基础上，对姿态基准丢失、控制性能下降、推力器喷气过多以及能源安全无法保障四种主要的系统级故障表征，给出系统级故障诊断的关注参数及相应阈值设计方法。由于一旦诊断为系统级故障往往会导致系统重构、控制性能指标降级、甚至无法维持当前工作状态，因此系统级故障诊断方法和参数设计必须谨慎。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例

以姿态控制系统为例，敏感器包括星敏感器、陀螺、地球敏感器和模拟太阳敏感器，执行机构包括动量轮和推力器。设置正常模式帆板转动异常导致帆板对日角度误差持续过大。按照本发明方法进行航天器控制系统的系统级故障诊断，具体如下：

(1)采用面向姿态基准丢失的系统级故障诊断方法对姿态基准丢失故障进行诊断，正常模式的绝对定姿敏感器使用星敏感器，对星敏感器进行敏感器基准丢失判断，星敏感器输出有效性标志显示有效且输出数据经检测未发生异常，因此敏感器未发生敏感器基准丢失，将姿态基准丢失标志置0。

(2)采用面向控制性能下降的系统级故障诊断方法对控制性能下降故障进行诊断，经判断，姿态角度误差及姿态角速度误差均未超出阈值，因此判定未发生控制性能下降故障，将控制性能下降故障标志置0。

(3)采用针对推力器喷气过多的系统级故障诊断设计方法对推力器喷气过多故障进行诊断，根据推力器控制输出信息，在设定时间内计算累计喷气量未超过设计阈值，判定未发生对推力器喷气过多故障，将推力器喷气过多故障标志置0。

(4)针对能源安全无法保障的系统级故障诊断设计方法对能源安全无法保障故障进行诊断，由于配有模拟太阳敏感器，对模拟太阳敏感器输出进行异常判断，由于本例中设置帆板转动异常导致帆板对日角度误差持续过大，因此模拟太阳敏感器输出的帆板对日角度误差持续超出阈值，则判定发生能源安全无法保障故障，将能源安全无法保障故障标志置1并结束能源安全无法保障故障诊断。后续需根据系统级故障处理设计，转入对日定向模式保证航天器能源安全。(卫星处于对日安全模式的时候，卫星本体的-Z轴指向太阳，帆板归位至对日的固定角度，为整星提供最优能源条件。)。

Claims (4)

1.一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，其特征在于：该方法用于诊断航天器控制系统的姿态基准丢失故障、控制性能下降故障、推力器喷气过多故障以及能源安全无法保障故障；

对于航天器控制系统的系统级故障中的姿态基准丢失故障，设计针对姿态基准丢失的系统级故障诊断方法，诊断信息来源为所处工作模式下姿态确定所使用的具备绝对定姿基准的敏感器，包括星敏感器、地球敏感器和太阳敏感器；

姿态基准丢失判断方法为：

第一步，敏感器基准丢失判断，根据敏感器本身输出标志、测量输出通过阈值判断来确定敏感器基准是否丢失，如果设定时间阈值内敏感器输出有效性标志持续显示无效或者设定时间阈值内敏感器输出标志显示有效但输出数据经检测持续异常，则判定该敏感器姿态基准丢失；

第二步，如果当前使用的敏感器被诊断为敏感器基准丢失，且不具备其他绝对定姿敏感器用于维持原工作模式下的姿态，则诊断为姿态基准丢失的系统级故障，将姿态基准丢失标志置1并结束姿态基准丢失故障诊断；如果当前使用的敏感器未发生敏感器基准丢失，将姿态基准丢失标志置0并结束姿态基准丢失故障诊断；如果当前使用的敏感器发生敏感器基准丢失，但具备其他绝对定姿敏感器可用，则切换至其他绝对定姿敏感器以维持原工作模式下的姿态，将姿态基准丢失标志置0；

对于航天器控制系统的系统级故障中的控制性能下降故障，设计针对控制性能下降的系统级故障诊断方法，诊断信息来源为所处工作模式下姿态确定所使用的敏感器，诊断所使用的参数为姿态误差和角速度误差，基于诊断信息结合阈值判断性能下降故障是否发生；

面向控制性能下降故障，诊断所使用的参数为两种，一是姿态角度误差，即敏感器及敏感器组合确定的定姿角度与标称姿态角度的误差；二是姿态角速度误差，即通过测量得到的角速度与标称角速度的误差，当姿态角度误差或姿态角速度误差超出阈值且持续时间超过时间阈值时，诊断为控制性能下降的系统级故障；

针对控制性能下降的系统级故障诊断具体步骤如下：

第一步，航天器姿态确定的姿态角度超差故障诊断，如果在设定时间内，引入控制器的卫星姿态确定角度与标称姿态角度的误差持续超出阈值，则判定发生姿态角度超差故障，将控制性能下降故障标志置1并结束控制性能下降故障诊断，否则，进入下一步对姿态角速度超差故障诊断；

第二步，航天器姿态确定的姿态角速度超差故障诊断，如果在设定时间内，引入控制器的卫星姿态确定角速度与标称角速度的误差持续超出阈值，则判定发生姿态角速度超差故障，将控制性能下降故障标志置1并结束控制性能下降故障诊断；否则，将控制性能下降故障标志置0并结束控制性能下降故障诊断；

对于航天器控制系统的系统级故障中的推力器喷气过多故障，设计针对推力器喷气过多的系统级故障诊断设计方法，诊断信息来源为推力器控制输出信息，诊断所使用的参数为计时周期内累积喷气量，基于诊断信息结合阈值判断推力器喷气过多故障是否发生；

对于航天器控制系统的系统级故障中的能源安全无法保障故障，设计针对能源安全无法保障的系统级故障诊断设计方法，诊断信息来源为模拟太阳敏感器测量输出、或帆板驱动机构转角信息、或整星能源信息，诊断所使用的参数为帆板对日角度误差、或整星能源参数，基于诊断信息结合阈值判断能源安全无法保障故障是否发生；

面向能源安全无法保障故障，当帆板对日角度误差持续超过阈值，或整星能源参数显示不满足能源最低保障阈值要求时，诊断为能源安全无法保障的系统级故障，阈值的设计需明确正常情况下帆板对日的精度要求，持续时间需要考虑帆板的最高转速，避免诊断时间过长导致诊断期间危及卫星能源安全；

针对能源安全无法保障的系统级故障诊断具体步骤如下：

第一步，如果航天器太阳帆板安装有模拟太阳敏感器，对模拟太阳敏感器输出进行异常判断，如果在设定时间内模拟太阳敏感器输出的太阳可见标志为无效或模拟太阳敏感器输出的帆板对日角度误差持续超出阈值，则判定发生能源安全无法保障故障，将能源安全无法保障故障标志置1并结束能源安全无法保障故障诊断；否则，如果模拟太阳敏感器输出的太阳可见标志为有效且模拟太阳敏感器输出的帆板对日角度误差未超出阈值，则将能源安全无法保障故障标志置0并结束能源安全无法保障故障诊断；如果航天器太阳帆板未安装模拟太阳敏感器，则进行第二步帆板转角持续超差故障诊断；

第二步，帆板转角持续超差故障诊断，如果在设定时间内，帆板转角与理论目标转角的角度误差持续超出阈值，则判定发生能源安全无法保障故障，将能源安全无法保障故障标志置1并结束能源安全无法保障故障诊断；否则，进入下一步对能源系统报警故障诊断；

第三步，能源系统报警故障诊断，如果具备整星能源信息，当整星能源信息无法满足整星能源最低保证阈值要求或如果当准确判断卫星长时间未充电情况下，则判定发生能源安全无法保障故障，将能源安全无法保障故障标志置1并结束能源安全无法保障故障诊断；否则将能源安全无法保障故障标志置0并结束能源安全无法保障故障诊断。

2.根据权利要求1所述的一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，其特征在于：敏感器基准丢失判断的数据检测阈值和时间阈值的设计综合考虑该模式的性能指标、敏感器的工作特性和特殊工况以及能源、测控风险评估，既要避免敏感器受短期干扰误触发基准丢失故障，又要防止诊断时间过长危及能源和测控安全。

3.根据权利要求1所述的一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，其特征在于：面向推力器喷气过多故障，如果在给定时间内用于姿态控制的喷气量超出给定阈值范围，则认为发生推力器喷气过多的系统级故障，将推力器喷气过多故障标志置1并结束推力器喷气过多故障诊断；否则，将推力器喷气过多故障标志置0并结束推力器喷气过多故障诊断。

4.根据权利要求1所述的一种航天器控制系统的系统级故障诊断方法，其特征在于：整星能源信息包括一次电源电压、母线电流和电池充放电信息。

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