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飞轮是卫星姿态控制系统中的主要执行部件，实现其自主故障检测与恢复对于维持卫星正常姿态具有很重要的意义．在建立了精确飞轮开环系统模型的基础上，设计了二阶非线性连续扩张状态观测器ESO（Extended State Observer）．将飞轮故障视为系统外扰，并假设其余外扰是小量可忽略，则利用此ESO不仅能实时得到飞轮开环系统的状态量，当飞轮发生故障时更能快速准确地估计出故障量．因而无需产生系统残差即可直接进行故障检测，同时根据故障量的大小对系统输入即驱动电压进行补偿，使飞轮转速仍能维持正常值，保证卫星姿态不