DOC《中图分类号：V448.22》

30 3.4.4基于模糊逻辑的定性/定量混合建模

31 3.4.5定性/定量混合模型的知识形式

33 3.5本章小结

34

第四章 基于定性/定量混合模型的故障诊断方法研究

35 4.1 引言

35 4.2 基于定性/定量混合模型的故障诊断系统结构研究

35 4.3 基于定性/定量混合模型的故障诊断方法研究

36 4.3.1 定性仿真和奇偶空间相结合方法

37 4.3.2 知识推理和奇偶空间相结合方法

48 4.4定性/定量故障诊断结果的统一处理方法研究

54 4.4.1 信息素在诊断知识处理中的应用

54 4.4.2 故障诊断知识的统一处理方法

55 4.5本章小结

56 结论57 参考文献

59 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

65 致谢66

图表清单 图1 故障诊断专家系统功能结果示意图…8 图2 定性方法与定量方法关系图…23 图3 定性/定量结合新机制示意图…26 图4 航天器姿态控制系统组成框图…27 图5 星上自主控制方框图…27 图6 航天器姿态控制的被控对象传递函数结构框图…30 图7 零动量俯仰通道姿态控制系统框图…31 图8 基于模糊逻辑定性/定量混合模型图…32 图9 局部的定性/定量混合模型图…32 图10知识源的激活及多层次传播示意图…34 图11 定性/定量混合模型故障诊断系统结构图…35 图12 故障诊断方法分类图…36 图13 定性仿真用于故障诊断中的流程…38 图14 定性趋势分析三种基元(不变、上升、下降)示意图…39 图15 轮控系统控制示意图…40 图16 飞轮空间安装结构图…43 图17 俯仰通道控制系统Matlab仿真模型图…43 图18 飞轮空转故障仿真图…44 图19 飞轮摩擦力矩增大故障仿真图…44 图20 飞轮转速持续下降故障仿真图…45 图21 陀螺输出饱和故障仿真图…45 图22 陀螺卡死故障仿真图…45 图23 陀螺漂移增大故障仿真图…46 图24飞轮摩擦力矩增大时的故障隔离曲线…48 图25飞轮空转时的故障隔离曲线…48 图26 定性定量混合诊断流程图…51 表1 线性系统各种故障检测诊断方法的对比表…4 表2 非线性系统各种故障检测诊断方法的对比表…4 表3 陀螺故障表现与原因对照表…14 表4 红外地球敏感器故障表现与原因对照表…15 表5 星敏感器故障表现与原因对照表…15 表6 太阳敏感器故障表现与原因对照表…15 表7 飞轮故障表现与原因对照表…16 表8 红外地球敏感器故障表现与原因对照表…16 表9 定性值表示列表…18 表10 参数的定性表示及意义…46 表11 定性约束关系…46 表12 MULT(s,a,h)定性值表…47 表13 故障征兆与故障原因对应表…53

第一章 绪论 1.1 论文选题意义 本课题来源于空间智能控制技术国防科技重点实验室基金项目 基于定性/定量混合模型的快速故障诊断方法研究 ,研究建立定性/定量方法相结合的新机制,提供基于定性/定量混合模型的故障诊断方法. 由于航天器任务使命的特殊性及工作环境的复杂性,航天器在轨期间一旦发生故障,对于空间计划、科学研究,乃至国家的经济、军事、政治都将造成严重后果.据统计,从1957年-1988年的30年间世界各国发生灾难性事故的卫星约140颗,造成了重大经济损失.另一方面,航天器是一个涉及机械、电子、材料、光学、控制、能源、通讯以及计算机技术等多学科的大型复杂系统,尽管在设计、研制阶段已考虑了诸多因素、采取了有力措施,但由于设计、研制、加工工艺水平等客观因素的影响,加之长期工作于无人值守的恶劣环境下,航天器的各分系统、零部件很难保证不出现故障[1].因此如何提高航天器可靠性,增加航天器寿命,已成为航天界关注的热点问题.航天器故障检测诊断、容错控制技术正是适应这一需要而发展起来的. 航天器控制系统是整个航天器的中枢,是航天器完成任务使命的基本保证.与其他分系统相比,其故障率较高而且危害较大.航天器的可靠性、安全性、长期工作稳定性很大程度上依赖其控制系统.要保证航天器长期可靠运行,除在设计、研制阶段提高硬件可靠性和加强软件健壮性设计等之外,必须增强航天器自主应付故障情况和突发事件的能力.主动容错控制即是增强这种能力的一种重要技术手段.而故障诊断技术则是实现航天器控制系统主动容错的前提和关键.因此,系统深入研究航天器控制系统故障检测与诊断方法已迫在眉睫. 目前,航天器控制系统故障诊断方法主要是基于模型的方法(也称为定量方法)和基于知识的方法(也称为定性方法),两种方法各有其优缺点,将两种方法有机结合综合运用成为航天器控制系统故障诊断技术研究发展的一个重要方向.对于航天器控制系统一类复杂闭环控制系统,由于具有强非线性、通道间强耦合、系统参数大范围剧烈变化、存在严重不确定性等特点,要获得较为精确的系统模型、故障模型非常困难.因此,单纯利用基于模型的方法对航天器控制系统进行故障诊断很难奏效;