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航天器推进系统数据管理系统设计及实现

作　者: 蔡起超
导　师: 沈毅
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 推进系统实时监控数据管理故障诊断数据驱动
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

航天器推进系统是航天器的重要组成部分，其安全性是顺利完成航天任务的基本保证。因此，对推进器系统在轨运行可靠性和安全性的研究具有重要意义。实时遥测参数数据反映了航天器内脏各系统的工作状况，对遥测数据的管理成为研究在轨运行推进系统的热点方向。本文针对航天器推进系统数据管理，在VC++6.0开发环境下，结合Oracle数据库和STK软件，使用模块化设计思想，设计实现了一套通用性较强的遥测数据管理系统软件。本文的主要研究内容包括以下几部分：首先，针对系统进行全面的功能需求分析，依据模块化思想设计出管理系统总体方案和系统信息流图，将系统分为服务器设计与客户端设计。并对系统所使用的开发平台和理论技术给出简要应用说明。其次，设计通用系统通信协议，设计的系统服务器实现连接在轨卫星监测中心功能，对接收到的遥测数据进行多星并行处理，实现遥测参数的处理、存储及分发，设计遥测数据管理数据库，提供数据查询网络接口实现实时和分时数据传输，保证数据的安全管理，提供各遥测终端查询、回放请求。然后，设计遥测终端程序，实现对卫星推进系统的遥测参数进行实时监视、实时计算各种需求参数数值，然后将处理结果实时送往监控指挥显示系统，在监控大厅的大屏幕上和有关控制台进行显示，供有关专家、工程人员监视推进系统工作状态，从而进行决策，即：关机、开机、开启或关闭备推进器等操作。遥测终端程序还实现对遥测数据以数据文件形式保存，回放，事后数据处理。最后，研究基于数据驱动的实时故障诊断算法，针对航天推进器内部温度、压强等传感器遥测数据，提出了一种基于偏最小二乘算法的航天推进系统实时运行过程监测和故障诊断的方法。采用Q统计量对运行过程进行监测，结合贡献图定位出故障位置。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题背景及研究意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 航天器推进系统故障诊断  11-12
    1.2.2 遥测数据管理系统  12-14
  1.3 论文主要内容  14-16
第2章数据管理系统方案与服务器设计及实现  16-42
  2.1 引言  16
  2.2 推进系统数据管理系统总体设计  16-23
    2.2.1 系统功能需求分析  16-18
    2.2.2 总体方案  18-19
    2.2.3 可靠性设计  19-21
    2.2.4 服务器功能分析  21-23
  2.3 通信协议设计  23-27
    2.3.1 用户登录  23-24
    2.3.2 数据申请  24-26
    2.3.3 数据传输格式  26-27
  2.4 处理服务器设计实现  27-33
    2.4.1 线程管理与控制模块  28-30
    2.4.2 数据收发模块  30-32
    2.4.3 命令解释模块  32
    2.4.4 数据处理模块  32-33
    2.4.5 数据库操作模块  33
  2.5 推进系统数据库设计及实现  33-40
    2.5.1 推进系统数据库设计  33-36
    2.5.2 推进系统数据库实施  36-37
    2.5.3 推进系统数据库查询与管理  37-40
  2.6 本章小结  40-42
第3章数据管理系统终端软件设计及实现  42-61
  3.1 引言  42-43
  3.2 程序初始化配置及通信  43-46
    3.2.1 登录配置  43-45
    3.2.2 通信功能  45-46
  3.3 实时监控设计  46-50
    3.3.1 贮箱质量参数估计  46-47
    3.3.2 实时监控界面设计实现  47-50
  3.4 事后遥测数据处理  50-54
    3.4.1 数据文件回放及显示  50-52
    3.4.2 数据库回放及显示  52-54
  3.5 卫星轨道实时推衍与三维显示  54-60
    3.5.1 功能分析  54
    3.5.2 STK 与 VC 集成  54-55
    3.5.3 轨道推演及相关计算  55-57
    3.5.4 模块设计及实现  57-60
  3.6 本章小结  60-61
第4章基于偏最小二乘算法的故障诊断方法研究  61-72
  4.1 引言  61
  4.2 推进系统 PLS 模型建立  61-64
    4.2.1 数据采集与预处理  61-62
    4.2.2 PLS 算法模型  62-63
    4.2.3 推进系统 PLS 建模  63-64
  4.3 过程监测与诊断  64-66
    4.3.1 平方预测误差统计量  64-65
    4.3.2 统计量贡献图  65
    4.3.3 系统运行实时监测  65-66
  4.4 故障检测与诊断实例  66-71
    4.4.1 电磁阀Ⅰ失控突变故障  66-68
    4.4.2 电磁阀Ⅱ失控突变故障  68-70
    4.4.3 电磁阀Ⅱ渐变漂移故障  70-71
  4.5 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  77-79
致谢  79

航天器推进系统数据管理系统设计及实现

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