專利名稱：一種基于傳遞函數(shù)的動量輪故障可診斷性確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動量輪故障可診斷性確定方法，尤其涉及一種基于傳遞函數(shù)的動量輪故障可診斷性確定方法，屬航空航天故障診斷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
動量輪作為航天器的慣性執(zhí)行機構(gòu)，不僅能夠精確、連續(xù)地輸出力矩，而且不消耗燃料，不污染光學設(shè)備和飛行環(huán)境，不易激發(fā)星上柔性附件的振動，因此它是長壽命衛(wèi)星的 首選部件。同時，提高動量輪的故障應(yīng)對能力也是保證航天器安全、可靠運行的重要因素。目前，工作人員針對動量輪設(shè)置了一些測點，用于監(jiān)測動量輪的健康狀態(tài)，但這些測點是否已涵蓋考慮的所有故障模式，以及是否有必要對這些測點進行優(yōu)化或添加新測點來達到一定的可診斷性要求，都是工作人員在設(shè)計階段需要重點考慮的內(nèi)容，但目前沒有一種成熟的理論和方法指導工作人員進行分析，同時由于動量輪已經(jīng)建立較為精確的定量模型，因此本發(fā)明基于采用狀態(tài)空間表達式描述的動量輪模型，提出一種基于傳遞函數(shù)的故障可診斷性分析方法，實現(xiàn)對功能模塊故障的可檢測性、可分離性判別，并得到動量輪的可診斷性度量指標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于傳遞函數(shù)的動量輪可診斷性確定方法，實現(xiàn)了對動量輪故障模式的可檢測性、可分離性判別，并對動量輪的可診斷性進行度量。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種基于傳遞函數(shù)的動量輪可診斷性確定方法，步驟如下(I)在動量輪模型的基礎(chǔ)上，添加各功能模塊的故障影響，建立動量輪的故障模型；(2)根據(jù)步驟⑴的動量輪故障模型，得到各故障到輸出的傳遞函數(shù)；(3)根據(jù)步驟(2)的傳遞函數(shù)，通過判斷故障到輸出的傳遞函數(shù)是否為O得到各種故障的可檢測性條件，通過判斷不同故障對應(yīng)傳遞函數(shù)是否線性相關(guān)得到各種故障的可分離性條件，將動量輪相關(guān)參數(shù)代入可檢測性和可分離性條件獲得動量輪故障可診斷性分析結(jié)果;(4)利用可診斷性度量計算方法對步驟(3)得到的故障可診斷性分析結(jié)果進行計算，得到動量輪故障模式的故障可檢測度和可分離度以及部件的故障可檢測度和可分離度。所述步驟(I)建立的動量輪故障模型為首先在不考慮電流控制器的情況下，基于動量輪模型添加各功能模塊故障影響，包括軸承組件故障Fb，電機組件故障Fm，驅(qū)動電路故障Fd和遙測接口電路故障Ft，假定獲得的遙測數(shù)據(jù)只有動量輪的轉(zhuǎn)速和電流，則除電流控制器外的動量輪故障模型為
權(quán)利要求
1.一種基于傳遞函數(shù)的動量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于步驟如下 (1)在動量輪模型的基礎(chǔ)上，添加各功能模塊的故障影響，建立動量輪的故障模型； (2)根據(jù)步驟(I)的動量輪故障模型，得到各故障到輸出的傳遞函數(shù)； (3)根據(jù)步驟⑵的傳遞函數(shù)，通過判斷故障到輸出的傳遞函數(shù)是否為O得到各種故障的可檢測性條件，通過判斷不同故障對應(yīng)傳遞函數(shù)是否線性相關(guān)得到各種故障的可分離性條件，將動量輪相關(guān)參數(shù)代入可檢測性和可分離性條件獲得動量輪故障可診斷性分析結(jié)果; (4)利用可診斷性度量計算方法對步驟(3)得到的故障可診斷性分析結(jié)果進行計算，得到動量輪故障模式的故障可檢測度和可分離度以及部件的故障可檢測度和可分離度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于傳遞函數(shù)的動量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(I)建立的動量輪故障模型為 首先在不考慮電流控制器的情況下，基于動量輪模型添加各功能模塊故障影響，包括軸承組件故障Fb，電機組件故障Fm，驅(qū)動電路故障Fd和遙測接口電路故障Fi,假定獲得的遙測數(shù)據(jù)只有動量輪的轉(zhuǎn)速和電流，則除電流控制器外的動量輪故障模型為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于傳遞函數(shù)的動量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(2)獲得各故障到輸出的傳遞函數(shù)的方法為 根據(jù)動量輪故障模型得到故障fy.到輸出的傳遞函數(shù)為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于傳遞函數(shù)的動量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于所述各種故障對應(yīng)的可檢測性和可分離性條件為 故障的可檢測性條件是 #0表示傳遞函數(shù)矩陣7中至少有一個元素不等于0， >j =0表示傳遞函數(shù)矩陣7L, 中所有元素都等于0 ; 故障fs,i的可檢測性條件是
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于傳遞函數(shù)的動量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(5)中動量輪故障模式的可檢測度fd,i的計算方法為
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于傳遞函數(shù)的動量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(5)中動量輪故障模式的故障可分離度Yi的計算方法為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于傳遞函數(shù)的動量輪故障可診斷性確定方法，步驟包括(1)在動量輪模型的基礎(chǔ)上，添加各功能模塊的故障影響，建立動量輪的故障模型；(2)根據(jù)動量輪故障模型，得到各故障到輸出的傳遞函數(shù)；(3)根據(jù)傳遞函數(shù)，通過判斷故障到輸出的傳遞函數(shù)是否為0得到各種故障的可檢測性條件，通過判斷不同故障對應(yīng)傳遞函數(shù)是否線性相關(guān)得到各種故障的可分離性條件，將動量輪相關(guān)參數(shù)代入可檢測性和可分離性條件獲得動量輪故障可診斷性分析結(jié)果；(4)利用可診斷性度量計算方法對故障可診斷性分析結(jié)果進行計算，得到動量輪故障模式的可檢測度和可分離度以及部件的故障可檢測度和可分離度。
文檔編號B64F5/00GK102730198SQ20121020897
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者何英姿, 劉文靜, 王南華, 郭建新 申請人:北京控制工程研究所