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基于多信号模型的卫星故障诊断技术研究

作　者: 孔令宽
导　师: 胡政
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 机械工程
关键词: 卫星多信号模型实时故障诊断交互式故障诊断
分类号: V467
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 95次
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内容摘要

卫星作为有效利用和控制外层空间的关键武器装备,它的高可靠运行对维护国家安全具有极其重要的作用。尽管卫星设计的可靠度一般都很高,但在实际运行中还经常出现由于恶劣环境因素导致的故障失效。为此,开展卫星系统的状态监控与故障诊断技术研究,对于保障卫星可靠运行,提高其任务可靠性具有重要意义。本文以某型卫星姿态控制系统为研究对象,基于多信号模型思想,对卫星实时故障诊断与交互式故障诊断技术进行了深入研究。论文的主要工作包括:总结分析了多信号模型构建的基本思想,确定了多信号模型的具体构建途径,并针对某型卫星典型分系统构建了多信号模型,为实现基于模型的卫星故障诊断奠定了基础。研究了基于多信号模型的实时故障诊断技术。在对卫星系统实时故障诊断能力需求进行详细分析的基础上,深入研究了TEAMS-RT实时故障诊断算法,并提出了分布式实时故障诊断算法。为解决实时故障诊断中不能进一步诊断可能故障和状态未知模块的现象,提出了基于多信号模型诊断策略的交互式故障诊断方法。研究了两种改进的诊断策略获取算法: AOε?算法和有限搜索AO?算法。提出了基于决策树的诊断知识表述与存储方法,并实现了基于决策树的交互式诊断推理。在软件开发方面,以某卫星姿态控制系统为对象,研究了卫星集成故障诊断系统构建方法,开发了集成基于多信号模型实时故障诊断和交互式故障诊断的故障诊断系统。两种诊断模块既可以单独诊断,也可以融合决策。软件开发中,采用模块化、组件化的思想,便于系统功能的扩展和移植。为了验证系统的诊断能力,利用仿真的测试数据分别对集成诊断系统的实时故障诊断模块和交互式故障诊断模块进行了验证。验证结果表明集成诊断系统具有快速准确的诊断能力和较好的人机交互性,基本满足卫星故障诊断的需求。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-22
  1.1 课题概述  13-14
    1.1.1 课题来源  13
    1.1.2 课题研究背景及意义  13-14
  1.2 航天器故障诊断技术综述  14-18
    1.2.1 航天器故障诊断国内外发展概况  14-17
    1.2.2 基于多信号模型的故障诊断方法  17-18
  1.3 论文的研究内容及组织安排  18-22
    1.3.1 主要研究思路及内容  18-19
    1.3.2 论文组织安排  19-22
第二章多信号模型基本理论  22-30
  2.1 多信号模型基本描述  22-25
    2.1.1 多信号模型的基本思想  22
    2.1.2 多信号模型的故障类型描述  22-23
    2.1.3 多信号模型的信号描述  23-24
    2.1.4 多信号模型的节点描述  24-25
  2.2 多信号模型建模过程  25-29
    2.2.1 TEAMS 测试性建模工具简介  25
    2.2.2 分层建模技术  25-26
    2.2.3 多信号模型建模与优化方案  26-27
    2.2.4 多信号模型获得相关性矩阵方法  27-29
  2.3 本章小结  29-30
第三章基于多信号模型的实时故障诊断技术研究  30-44
  3.1 实时故障诊断技术概述  30-32
    3.1.1 卫星实时故障诊断能力需求分析  30-31
    3.1.2 TEAMS-RT 简介  31-32
  3.2 多信号模型实时故障诊断基本算法  32-34
    3.2.1 故障-测试相关性描述  32
    3.2.2 TEAMS-RT 实时诊断基本算法  32-34
  3.3 分布式实时故障诊断  34-38
    3.3.1 分布式实时诊断描述  34
    3.3.2 分布式实时故障诊断框架  34-35
    3.3.3 分布式实时故障诊断算法  35-36
    3.3.4 算例分析  36-38
  3.4 实时诊断的程序实现  38-43
    3.4.1 输入数据格式  38-40
    3.4.2 功能函数指令代码格式  40-41
    3.4.3 输出数据格式  41-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章基于诊断策略的交互式故障诊断技术研究  44-58
  4.1 多信号模型故障诊断策略生成方法  44-49
    4.1.1 序贯测试问题描述  44-45
    4.1.2 AO*算法及其改进  45-48
    4.1.3 算例分析  48-49
  4.2 诊断策略的表达与知识库的设计  49-54
    4.2.1 诊断知识的表示  50-51
    4.2.2 诊断知识库的设计  51-54
  4.3 决策树诊断推理方法  54-57
    4.3.1 基于决策树的诊断推理方法  54-56
    4.3.2 决策树诊断推理方法性能分析  56-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章卫星集成故障诊断平台的实现与应用  58-77
  5.1 集成故障诊断系统总体框架  58-59
    5.1.1 集成故障诊断系统总体要求  58
    5.1.2 集成故障诊断系统总体方案设计  58-59
  5.2 卫星姿态控制系统TEAMS 建模  59-65
    5.2.1 姿控系统功能模块与常见故障模式  59-61
    5.2.2 姿控系统TEAMS 模型建立  61-65
  5.3 集成诊断系统功能模块实现  65-70
    5.3.1 实时监控与故障诊断模块实现  65-67
    5.3.2 交互式故障诊断模块实现  67-69
    5.3.3 诊断结果存储与管理模块  69-70
  5.4 集成诊断系统应用验证  70-76
    5.4.1 实时监控与故障诊断模块验证  70-75
    5.4.2 交互式故障诊断模块实验验证  75-76
  5.5 本章小结  76-77
第六章总结与展望  77-79
  6.1 全文总结  77-78
  6.2 研究展望  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-84
作者在学期间取得的学术成果  84

基于多信号模型的卫星故障诊断技术研究

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