空间电源数字孪生系统

朱 凯，陈 健，吕桃林，付诗意，吴 磊，晏莉琴，王 可，解晶莹

（上海空间电源研究所，上海 200245）

0 引言

航天器进入太空后，电源系统的运行情况只能依靠遥测获取部分信息，难以实时地进行健康状态诊断、异常情况报警、控制策略优化以及系统全生命周期的精准管理。随着航天器对于电源系统越来越高的要求［1］，电源系统精确化管理的需求越来越强。

空间电源数字孪生即现实空间电源系统实体的数字化体现，具有理解、模拟、预测、优化和控制现实实体的功能。数字孪生模型遵循“几何-物理-行为-规则”的多维度原则，形成从基础单元到集成系统的构建，多领域、多学科角度模型融合以实现复杂物理对象各领域特征的全面刻画［2］。数字孪生技术在空间电源领域有着良好的应用前景，通过构建空间电源的数字孪生模型，结合智能传感和数据驱动技术可以实现空间-地面交互的孪生系统，更好地感知和诊断空间电源系统的状态，也可为未来空间电源的技术发展做出指导。

1 空间电源数字孪生系统的内涵

数字孪生技术的优势在于可以通过数字和物理约束，在不直接接触实体系统的前提下，完成对实体系统“过去”信息的分析、“现在”信息的诊断以及“未来”信息的预测。在空间电源领域，通过数字孪生模型实现星载平台电源系统寿命预测与健康状态预测，建立长寿命、高稳定的先进星载电源系统的多尺度结构设计方法，开发高性能星载电源的管理技术，建立基于数据驱动的空间电源数字孪生系统，实现天上-地面-数字孪生空间深度融合，是应对高要求空间电源服役需求的发展方向。……