專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于傳遞函數(shù)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可診斷性確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星控制系統(tǒng)可診斷性確定方法，尤其涉及一種基于傳遞函數(shù)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可診斷性確定方法，屬航空航天領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，為了提高衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障應(yīng)對(duì)能力，國(guó)內(nèi)外學(xué)者更多關(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(wèn)題一故障可診斷性分析，即針對(duì)當(dāng)前的系統(tǒng)配置情
況，判斷故障是否滿足可診斷性要求，當(dāng)其不滿足時(shí)，無(wú)論故障診斷方法多先進(jìn)也是無(wú)濟(jì)于事。圍繞衛(wèi)星控制系統(tǒng)研究故障可診斷性確定方法，可以幫助設(shè)計(jì)人員了解某些單點(diǎn)故障或某些需要特別關(guān)注的故障是否具有可診斷性，同時(shí)可診斷性分析結(jié)果也是設(shè)計(jì)階段測(cè)點(diǎn)優(yōu)化配置需要考慮的重要因素，因此故障可診斷性確定是故障診斷和測(cè)點(diǎn)優(yōu)化配置的重要前提。文獻(xiàn)(此處給出一篇文獻(xiàn)1.Steven X. Ding. Model-based Fault DiagnosisTechniques Design Schemes,Algorithms and Tools. Springer. 2008)中公開(kāi)了基于傳遞函數(shù)的故障可診斷性分析方法，不足之處是所給出的方法只適用于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，尚未考慮因控制器存在而帶來(lái)的反饋影響，同時(shí)這個(gè)方法只是針對(duì)一般系統(tǒng)來(lái)研究，相對(duì)于衛(wèi)星控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，此方法缺乏針對(duì)性。由于目前衛(wèi)星控制系統(tǒng)已建立較為精確的數(shù)學(xué)模型，因此本發(fā)明提出一種基于傳遞函數(shù)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障可診斷性確定方法。對(duì)于本發(fā)明所給出的基于傳遞函數(shù)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障可診斷性確定方法，沒(méi)有公開(kāi)的具有完整實(shí)用意義的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于傳遞函數(shù)的可診斷性確定方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障模式的可檢測(cè)性、可分離性判別，并對(duì)衛(wèi)星控制系統(tǒng)的可診斷性進(jìn)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)的可診斷性確定方法，步驟如下(I)根據(jù)衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)方程、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、控制器模型和故障影響，建立衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障模型；(2)根據(jù)步驟⑴的衛(wèi)星控制系統(tǒng)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中各故障到輸出的傳遞函數(shù)，通過(guò)判斷傳遞函數(shù)是否為0得到各種故障的可檢測(cè)性條件，通過(guò)判斷不同故障對(duì)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，將衛(wèi)星控制系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)代入可檢測(cè)性和可分離性條件獲得衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障可診斷性分析結(jié)果；(4)利用可診斷性度量計(jì)算方法對(duì)步驟(3)得到的故障可診斷性分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，得到衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障模式的故障可檢測(cè)度和可分離度以及系統(tǒng)故障可檢測(cè)度和可分離度。
所述步驟(I)建立的衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障模型為
權(quán)利要求
1.一種基于傳遞函數(shù)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可診斷性確定方法，其特征在于步驟如下 (1)根據(jù)衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)方程、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、控制器模型和故障影響，建立衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障模型； (2)根據(jù)步驟(I)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)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)中各故障到輸出的傳遞函數(shù)，通過(guò)判斷傳遞函數(shù)是否為O得到各種故障的可檢測(cè)性條件，通過(guò)判斷不同故障對(duì)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，將衛(wèi)星控制系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)代入可檢測(cè)性和
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于傳遞函數(shù)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(I)建立的衛(wèi)星控制系統(tǒng)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)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(2)獲得各故障到輸出傳遞函數(shù)的方法為 根據(jù)步驟(I)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障模型，得到的敏感器故障到輸出的傳遞函數(shù)為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于傳遞函數(shù)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可診斷性確定方法，其特征在于所述各種故障對(duì)應(yīng)的可檢測(cè)性和可分離性分析條件為 敏感器故障fs,i的可檢測(cè)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)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可診斷性確定方法，其特Jd,, =u /, ^UF分別為可檢測(cè)與不可檢測(cè)故障集合；1 ,- 系統(tǒng)故障可檢測(cè)度FDR的計(jì)算方法為FDR =氣~一X100% ; /=1 其中m= |UF| + |EF|為衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障模式的總數(shù)，Xi為根據(jù)故障i確定的加權(quán)系數(shù)，UF表示不可檢測(cè)故障集合UF中的故障個(gè)數(shù)，EF表示可檢測(cè)故障集合EF中的故障個(gè)數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于傳遞函數(shù)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可診斷性確定方法，其特 'I ZiSEI征在于所述步驟(5)中故障模式的可分離度Yi的計(jì)算方法為r,= _L fi&F，F(xiàn) eUI’Ei和n為可分離與不可分離故障集合，|Fn|表示Fn中的故障個(gè)數(shù)； w 系統(tǒng)故障可分離度FIR的計(jì)算方法為FIR =氣~一X100%，m為衛(wèi)星控制 1=1 系統(tǒng)故障模式的總數(shù)，X,為根據(jù)故障i確定的加權(quán)系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于傳遞函數(shù)的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可診斷性確定方法，步驟如下首先建立衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障模型，得到各故障到輸出的傳遞函數(shù)；根據(jù)各故障傳遞函數(shù)，通過(guò)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(cè)性條件，通過(guò)判斷不同故障對(duì)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，從而獲得衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障可診斷性分析結(jié)果；最后利用可診斷性度量計(jì)算方法計(jì)算得到衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障模式的故障可檢測(cè)度和可分離度以及系統(tǒng)故障可檢測(cè)度和可分離度。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)衛(wèi)星控制系統(tǒng)故障模式的可檢測(cè)性、可分離性判別，并對(duì)衛(wèi)星控制系統(tǒng)的可診斷性進(jìn)行度量。
文檔編號(hào)G05B23/02GK102736618SQ20121020890
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)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, 王大軼, 邢琰 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所