基于目標(biāo)分析的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性建模與評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于目標(biāo)分析的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性建模與評(píng)價(jià)方法，通過基于目標(biāo)分析的可重構(gòu)性建模方法根據(jù)用戶的明細(xì)需求劃分各層功能為不同的目標(biāo)；然后通過可行集的綜合，得到不同目標(biāo)下的可行集，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)下的容錯(cuò)控制；本發(fā)明根據(jù)每個(gè)可行配置的最小二階模態(tài)大小，定義了重要度指標(biāo)，然后提出最小重構(gòu)單元風(fēng)險(xiǎn)度的指標(biāo)，用于最小重構(gòu)單元風(fēng)險(xiǎn)分析，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)高的部件，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)冗余；對(duì)于系統(tǒng)的可重構(gòu)性，根據(jù)故障個(gè)數(shù)提出了k階可重構(gòu)性指標(biāo)，用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可重構(gòu)性；本發(fā)明能夠有效分析比例故障、軟件故障，欠驅(qū)動(dòng)可控制等問題下的容錯(cuò)控制問題；還可以實(shí)現(xiàn)這些問題下的可重構(gòu)性評(píng)價(jià)和薄弱環(huán)節(jié)分析。
【專利說明】基于目標(biāo)分析的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性建模與評(píng)價(jià)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)可重構(gòu)性建模與評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了保證衛(wèi)星控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的高可靠性，一般要對(duì)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)足夠的冗余，使系統(tǒng)發(fā)生故障后，經(jīng)過診斷隔離和重構(gòu)，可以利用健康的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的控制算法進(jìn)行姿態(tài)控制。冗余包含硬件冗余，軟件冗余和解析冗余三個(gè)層面。衛(wèi)星系統(tǒng)由于資源、經(jīng)費(fèi)、能耗、性能等的限制，不能設(shè)置無限的冗余。此時(shí)需要通過對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)的可重構(gòu)性建模和評(píng)價(jià)，在設(shè)計(jì)階段引入可重構(gòu)性分析，用于指導(dǎo)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)層面克服產(chǎn)品固有可靠性不足，提高衛(wèi)星運(yùn)行可靠性和延長使用壽命。
[0003]目前衛(wèi)星可重構(gòu)性處于起步階段，已有的基于功能樹的可重構(gòu)性建模和評(píng)價(jià)方法對(duì)比例故障、軟件故障，欠驅(qū)動(dòng)控制等問題，不能合理有效的建模分析和評(píng)價(jià)。已有的重要度、薄弱環(huán)節(jié)和系統(tǒng)可重構(gòu)性方法，尚有很多不足，比如沒有區(qū)分配置的應(yīng)用效果，可重構(gòu)率只考慮單故障等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于目標(biāo)分析的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性建模與評(píng)價(jià)方法，能夠有效分析比例故障、軟件故障，欠驅(qū)動(dòng)可控制等問題下的容錯(cuò)控制問題；還可以實(shí)現(xiàn)這些問題下的可重構(gòu)性評(píng)價(jià)和薄弱環(huán)節(jié)分析，最終能夠保證衛(wèi)星控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足要求。
[0005]本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:
[0006]一種衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性建模與評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟:
[0007](1)對(duì)衛(wèi)星控制系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解獲得最小重構(gòu)單元，分析每個(gè)最小重構(gòu)單元的最小功能、確定每個(gè)最小重構(gòu)單兀所有可能的狀態(tài)；
[0008](2)根據(jù)最小重構(gòu)單元的最小功能得到衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能域，確定各個(gè)功能之間的邏輯關(guān)系，建立衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能邏輯關(guān)系圖，所述功能邏輯關(guān)系圖包括位于最頂層的總功能、位于中間層的K級(jí)子功能和位于最底層的最小功能；
[0009](3)根據(jù)用戶的需求對(duì)每個(gè)總功能、K級(jí)子功能和最小功能設(shè)置至少一個(gè)目標(biāo)，從而建立功能結(jié)構(gòu)關(guān)系圖；
[0010](4)根據(jù)每個(gè)最小重構(gòu)單元所有可能的狀態(tài)確定最底層的目標(biāo)的可行集；所述可行集是多個(gè)可行配置的集合；通過位于底層的目標(biāo)的可行集的合并獲得位于頂層的目標(biāo)的可行集，直至獲得最頂層的目標(biāo)的可行集；
[0011](5)對(duì)最頂層的目標(biāo)的可行集計(jì)算每個(gè)可行配置i對(duì)應(yīng)的能控能觀格拉姆矩陣的最小二階模態(tài)λ i;計(jì)算最小二階模態(tài)λ i的匹配函數(shù)g( λ J，計(jì)算該最頂層的目標(biāo)下每個(gè)
最小重構(gòu)單元j的重要度
【權(quán)利要求】
1.一種基于目標(biāo)分析的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性建模與評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)對(duì)衛(wèi)星控制系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解獲得最小重構(gòu)單元，分析每個(gè)最小重構(gòu)單元的最小功能、確定每個(gè)最小重構(gòu)單兀所有可能的狀態(tài)；(2)根據(jù)最小重構(gòu)單元的最小功能得到衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能域，確定各個(gè)功能之間的邏輯關(guān)系，建立衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能邏輯關(guān)系圖，所述功能邏輯關(guān)系圖包括位于最頂層的總功能、位于中間層的K級(jí)子功能和位于最底層的最小功能；(3)根據(jù)用戶的需求對(duì)每個(gè)總功能、K級(jí)子功能和最小功能設(shè)置至少一個(gè)目標(biāo)，從而建立功能結(jié)構(gòu)關(guān)系圖；(4)根據(jù)每個(gè)最小重構(gòu)單元所有可能的狀態(tài)確定最底層的目標(biāo)的可行集；所述可行集是多個(gè)可行配置的集合；通過位于底層的目標(biāo)的可行集的合并獲得位于頂層的目標(biāo)的可行集，直至獲得最頂層的目標(biāo)的可行集；(5)對(duì)最頂層的目標(biāo)的可行集計(jì)算每個(gè)可行配置i對(duì)應(yīng)的能控能觀格拉姆矩陣的最小二階模態(tài)λ i ;計(jì)算最小二階模態(tài)λ i的匹配函數(shù)g( λ 計(jì)算該最頂層的目標(biāo)下每個(gè)最小重構(gòu)單元j的重要度
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103699750SQ201310739665
【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】王大軼, 段文杰, 劉成瑞, 何英姿 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所