一種基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法
【專利摘要】一種基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，步驟為：第一步，根據(jù)同類敏感器的測(cè)量模型，生成解析冗余關(guān)系集合，構(gòu)建解析冗余關(guān)系與部件故障的關(guān)聯(lián)矩陣，根據(jù)可診斷性判據(jù)完成同類敏感器的可診斷性確定；第二步，若不可檢測(cè)故障集合或不可分離故障集合不是空集，則根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，建立不同類敏感器的混合模型，再根據(jù)第一步中的解析冗余關(guān)系生成方法、關(guān)聯(lián)矩陣的構(gòu)建方法和可診斷性判據(jù)完成不同類敏感器的可診斷性確定，對(duì)可診斷性確定結(jié)果進(jìn)行更新；第三步，基于第二步獲得的故障可診斷性確定結(jié)果，利用可診斷性度量指標(biāo)計(jì)算方法，得到故障模式的故障可檢測(cè)度和可分離度以及敏感器故障可檢測(cè)率和可分離率。
【專利說明】一種基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，尤其涉及一種基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，屬航空航天領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器主要包括角度測(cè)量敏感器(紅外地球敏感器、星敏感器等)和角速度測(cè)量敏感器(如陀螺)，它們?cè)谧藨B(tài)測(cè)量與確定中起著至關(guān)重要的作用，也是衛(wèi)星控制系統(tǒng)中故障發(fā)生概率較高的部件。目前，為了提高衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障應(yīng)對(duì)能力，國(guó)內(nèi)外學(xué)者更多地關(guān)注于故障診斷方法的研究，而忽略了其中一個(gè)基礎(chǔ)問題一故障可診斷性確定，它是測(cè)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)和故障診斷方法設(shè)計(jì)的重要前提和基礎(chǔ)，因此本發(fā)明針對(duì)衛(wèi)星控制系統(tǒng)中的敏感器，提出一種基于秩運(yùn)算的解析冗余關(guān)系構(gòu)建方法，保證了解析冗余關(guān)系的完備性，在此基礎(chǔ)上，給出一種基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器故障可診斷性確定方法。
[0003]對(duì)于本發(fā)明所提出的基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器故障可診斷性確定方法，沒有公開的具有完整實(shí)用意義的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于解析冗余關(guān)系的可診斷性確定方法，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器故障模式的可檢測(cè)性和可分離性判別，給出敏感器定量的可診斷性度量指標(biāo)，為測(cè)點(diǎn)優(yōu)化配置和診斷方法設(shè)計(jì)提供依據(jù)，進(jìn)而為提高衛(wèi)星控制系統(tǒng)的可靠性，保證衛(wèi)星在軌長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。
`[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，步驟如下:
[0006](I)根據(jù)同類敏感器的測(cè)量模型，生成解析冗余關(guān)系集合，構(gòu)建解析冗余關(guān)系與部件故障的關(guān)聯(lián)矩陣，根據(jù)可診斷性判據(jù)完成同類敏感器的可診斷性確定；
[0007](2)若步驟(1)中不可檢測(cè)故障集合或不可分離故障集合不是空集，則根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，建立不同類敏感器的混合模型，再根據(jù)步驟(1)中的解析冗余關(guān)系生成方法、關(guān)聯(lián)矩陣的構(gòu)建方法和可診斷性判據(jù)完成不同類敏感器的可診斷性確定，對(duì)可診斷性確定結(jié)果進(jìn)行更新；
[0008](3)基于步驟(2)獲得的故障可診斷性確定結(jié)果，利用可診斷性度量指標(biāo)計(jì)算方法，得到故障模式的故障可檢測(cè)度和可分離度以及敏感器故障可檢測(cè)率和可分離率。
[0009]所述步驟(1)中同類敏感器模型為:
[0010]Y=HX
[0011]其中，為敏感器輸出，；為未知量，// e R'! x"為同類敏感器安裝矩陣，ny為敏感器個(gè)數(shù)，nx為變量個(gè)數(shù)。[0012]所述步驟(1)中解析冗余關(guān)系生成方法:
[0013](I)從矩陣H中任取兩行構(gòu)成矩陣〃"」，〃".，"’，〃? ’與之對(duì)應(yīng)地從Y中抽取相關(guān)行構(gòu)成矩陣1^1，1；.^，，然后逐一判斷矩陣…，的秩是否為1，整理所有秩為I的矩陣得到H2,并獲得與其之對(duì)應(yīng)的\。其中，丨丨表示從矩陣H中任取兩行構(gòu)成的第i個(gè)矩陣G = H-O 表示從矩陣Y中任取兩行構(gòu)成的第j個(gè)
【權(quán)利要求】
1.一種基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，其特征在于步驟如下: 第一步，根據(jù)同類敏感器的測(cè)量模型，生成解析冗余關(guān)系集合，構(gòu)建解析冗余關(guān)系與部件故障的關(guān)聯(lián)矩陣，根據(jù)可診斷性判據(jù)完成同類敏感器的可診斷性確定； 第二步，若第一步中不可檢測(cè)故障集合或不可分離故障集合不是空集，則根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，建立不同類敏感器的混合模型，再根據(jù)第一步中的解析冗余關(guān)系生成方法、關(guān)聯(lián)矩陣的構(gòu)建方法和可診斷性判據(jù)完成不同類敏感器的可診斷性確定，對(duì)可診斷性確定結(jié)果進(jìn)行更新； 第三步，基于第二步獲得的故障可診斷性確定結(jié)果，利用可診斷性度量指標(biāo)計(jì)算方法，得到故障模式的故障可檢測(cè)度和可分離度以及敏感器故障可檢測(cè)率和可分離率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，其特征在于:所述第一步中生成解析冗余關(guān)系集合的方法實(shí)現(xiàn)如下: (1)從矩陣H中任取兩行構(gòu)成矩陣
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，其特征在于:所述第一步中解析冗余關(guān)系與部件故障的關(guān)聯(lián)矩陣Dakk為:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，其特征在于:所述第一步中可診斷性判據(jù)為: (1)在關(guān)聯(lián)矩陣Dakk中，若故障&對(duì)應(yīng)列的所有元素都為0，則稱此故障為不可檢測(cè)的，即
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，其特征在于:所述第二步中不同類敏感器混合模型的生成過程: 當(dāng)考慮衛(wèi)星姿態(tài)在小范圍變化時(shí)，姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為 其中，ωχ, gV ωζ為衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω沿主慣量軸的分量，1P- 0，Ψ為歐拉角，Otl為衛(wèi)星繞中心引力體旋轉(zhuǎn)的軌道角速度； 陀螺組件的測(cè)量模型是:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，其特征在于:所述第二步中可診斷性確定結(jié)果的更新過程為: 可檢測(cè)故障集合更新:當(dāng)前獲得的可檢測(cè)故障集合與上一步驟得到的可檢測(cè)故障集合進(jìn)行合并得到可檢測(cè)故障集合； 不可檢測(cè)故障集合更新:將當(dāng)前獲得的可檢測(cè)故障集合從上一步驟得到的不可檢測(cè)故障集合移除后得到不可檢測(cè)故障集合； 可分離故障集合更新:當(dāng)前獲得的可分離故障集合與上一步驟得到的可分離故障集合進(jìn)行合并得到可分離故障集合； 不可分離故障集合更新:將當(dāng)前獲得的可分離故障集合從上一步驟得到的不可分離故障集合移除后得到不可分離故障集合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于解析冗余關(guān)系的衛(wèi)星控制系統(tǒng)敏感器可診斷性確定方法，其特征在于:所述第三步中故障模式的故障可檢測(cè)度和可分離度以及敏感器故障可檢測(cè)率和可分離率的計(jì)算公式為: 故障模式可檢測(cè)度的計(jì)算公式為:


【文檔編號(hào)】G05B23/02GK103699121SQ201310738863
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】何英姿, 劉文靜, 王大軼, 劉成瑞 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所