基于故障仿真的故障知识库应用研究

制约故障知识库技术发展的主要瓶颈是知识的积累问题,故障仿真是更新故障知识的重要方法。以液体火箭发动机试验台推进剂供应系统为研究对象,对基于故障仿真的故障知识库展开应用研究。从知识的表现形式以及故障知识库的主体框架、故障仿真的基本思路、故障知识提取的若干技术等三个方面展开讨论,就故障知识的管理方式、故障的注入方法以及故障知识的验证与优化方法进行了探讨。最后通过一个实例验证了本文总结的故障知识库的应用方法。     

基于知识图谱的航天器健康管理技术研究

针对传统故障诊断专家系统知识深度不足的缺点,研究基于知识图谱的航天器健康管理技术,将供配电、信息流、硬件接口、功能、接地、物理布局、上下文动作、故障预案等多个维度的专家知识以知识图谱的方式关联固化,在检测到异常时,自动关联相关的背景专家知识,辅助故障排查,并结合知识信息进行因果推理分析,提供可能的故障点及因果关系、处置策略,提升航天器故障诊断效率、可解释性与处置能力。该技术用于航天器地面测试及在轨健康管理中,辅助专家快速发现异常线索,可作为国内航天器健康管理技术发展的参考。     

航天器1553B总线控制器RAM故障自主诊断与处理方法

在航天器中,1553B总线控制器(BC)作为总线信息交互的管理中枢,其可靠性直接关系航天器的系统安全。近年来,受单粒子事件的影响,多个航天器在轨发生总线芯片RAM损坏的故障。文章针对此问题,结合总线芯片BC模式的典型应用场景进行分析,提出RAM故障诊断的策略和自主分区故障处理的方法。该方法能够使BC端软件通过诊断自主发现故障,定位故障区域,并通过替换、隔离等手段排除故障,消除故障对航天器的影响。通过软件仿真,对故障诊断和处理的性能进行了试验验证,结果表明:采用该方法的软件能够自主发现故障区域并完成隔离和替换,且其处理的准确性和时效性都明显优于传统依赖地面遥控的方法。     

卫星自主故障诊断专家系统中知识库的设计

针对星栽计算机的计算资源和存储资源的特点,提出了一种卫星自主故障诊断专家系统中知识库的设计方案.该知识库采用故障Petri网模型表示知识,用库所表示部件或系统的状态,变迁表示故障的繁衍和传播.为了保证知识的一致与正确,还提出了知识库各种冗余规则的校验算法.采用C/C++语言和面向对象的方法实现了该知识库,实际测试表明,能够满足卫星自主故障诊断专家系统对知识库的需求.     

自主交会对接若干问题

自主交会对接是交会对接技术的发展趋势。本文首先介绍了国际上自主交会对接的研究概况，然后研究了假设目标航天器为刚体，运动在圆轨道或近圆轨道上，追踪航天器与目标航天器在近距离范围内实现自主交会对接的若干问题，即信息自主获取的测量技术，智能自主的控制技术和保证飞行状态及避免碰撞的人工智能技术。为实现自主交会对接，智能控制是非常重要的手段。     

面向不确定环境的航天器智能自主控制技术

针对智能自主控制系统所涉及的自主感知技术、自主决策技术和控制执行技术的研究现状进行了分析和总结,剖析了目前航天器控制系统在应对不确定环境时面临的困境。结合未来空间任务对航天器能力的需求,提出了一种新型"感知-演化-决策-执行"(OEDA)星上闭环控制框架,探讨了其特点和功能,进一步阐述了OEDA控制框架中所涉及的理论与方法,最后分析了该控制框架实际应用和进一步发展需解决的关键科学问题。     

航天器智能自主控制技术发展现状与展望

本文首先介绍国内外在航天器智能自主控制领域的发展模式与发展水平 :发展模式包括战略规划、研究开发、型号应用三个层次 ;发展水平包括功能齐备与指标精良两个方面。然后对该领域的阶段发展目标进行了展望 :( 1 )实时智能自主姿态控制 ;( 2 )智能自主GNC ;( 3)智能信息技术在航天器控制系统、平台和有效载荷上的应用。     

航天器电源系统大功率智能配电技术

随着航天器功能的增多和容量的增大,对电源系统的配置、管理、故障检测与诊断以及可靠性和可维修性都提出了更高的要求,促使航天器配电技术向着大功率和智能化方向发展。文章介绍了“天宫一号”目标飞行器电源系统采用的大功率智能配电单元,并在此基础上提出了智能能源管理单元设计。通过采用智能数据处理、固态功率控制等改进技术,将大功率智能配电系统进一步提升和完善,拓展其应用领域,以满足未来载人航天和深空探测任务发展的需要。     

基于视线制导的空间自主交会故障诊断与容错控制集成设计

为提高空间自主交会最终逼近段航天器的安全性,提出了一种椭圆轨道自主交会问题的故障诊断与容错控制集成设计方法.对于视线制导坐标系下的空间自主交会追踪航天器推力器故障,首先基于鲁棒H∞理论设计了非线性容错控制器,并基于Lyapunov稳定性理论设计了 一种自适应故障观测器,最后使用Matlab的LMI工具箱完成该观测器求解.仿真结果表明:该法简单、有效,有较高的理论和工程应用价值.     

航天器传动部件振动数据稀疏多分类智能故障诊断

针对航天器传动链机械零部件发生故障时训练数据稀缺以及信号的强非平稳\非线性特点,提出了动态数据驱动的子空间稀疏多分类智能故障诊断算法。首先对采集的单一传感器动态信号进行分形小波变换,生成常规和非常规二进小波尺度。然后对生成的各子空间提出基于故障能量指标的稀疏多分类器,以监测部件的故障特征频率为搜索目标,在子空间的包络解调谱上计算特征频率及其倍频附近的能量峰值,导出特定故障模式的稀疏评价指标,以各种故障模式的最大值识别和判定故障类型。所提出的算法完全实现了无人工监督的智能故障诊断。最后以航天器轴承故障诊断为例验证了该算法的有效性。所研究算法的泛化能力较强,技术路线同样适用于其他航天器传动部件的在线监测与故障智能预警。     

基于半监督极限学习机的控制力矩陀螺新奇性故障检测

控制力矩陀螺是现代航天器的重要执行部件,可以通过检测控制力矩陀螺的运行情况实现航天器运行状态的实时监测。但是在航天器实际飞行中,飞行故障发生的情况很少,在故障检测时往往因为故障数据缺失或者不足导致结果不准确,因此本文使用基于半监督极限学习机的新奇性故障检测解决控制力矩陀螺转子故障检测问题。新奇性故障检测方法针对故障类型缺失或者不足的情况,通过构建已知类型数据的训练模型来判断未知类型数据的类型,同时半监督极限学习机具备了参数设置少、网络训练速度快的优点,能够对故障进行实时检测。本文同时使用了变分模态分解和奇异值分解方法处理控制力矩陀螺转子的振动加速度数据。实验结果证明该方法能够有效处理控制力矩陀螺转子故障数据类型缺失时的检测问题。     

航天器自主运行技术的进展

阐述了航天器自主运行的概念、目标和任务。对自主运行和传统测控方式进行了比较。最后重点介绍了航天器自主运行技术的进展情况。文章分4个部分介绍自主运行技术。首先介绍了2种自主运行体系结构，它们是自主运行各种功能集成的基础。第2部分介绍了2种智能规划与调度技术。第3部分介绍了基于模型的故障诊断与系统重构技术。第4部分介绍了有效载荷数据自主处理的进展情况。最后进行了总结并介绍了与自主运行相关的其他技术。     

基于神经网络在线建模的非线性动态系统中传感器故障检测方法

本文提出一种基于神经网络在线建模的动态非线性系统中传感器故障检测方法，它首先利用神经网络在线建立动态非线性系统的超前一步预测模型，然后利用神经网络对传感器的预测输出和传感器实际输出之差与一预定阈值比较以检测传感器故障。本文的优点是可以检测多个传感器故障，同时由于采用在线学习方式，非常适于航天器自主系统传感器故障检测的需要。此外，故障检测阈值的选取也比较简单。为了验证本文方法，仿真了一控制系统中同时发生漂移故障的两个传感器故障检测过程。结果表明，方法十分有效。     

航天器自主故障诊断技术研究进展

阐述了航天器自主故障诊断的必要性、特点和主要挑战.将自主故障诊断技术分为基于解析模型的方法、基于信号处理的方法和基于知识的方法三类,重点归纳民近年来国内外航天器自主故障诊断技术的最新研究进展和存在的主要问题,总结了国内航天器自主故障诊断技术在实际项目中应用的现状,最后展望了航天器自主故障诊断技术未来的发展方向.     

航天器电源智能判读规则框架构建与应用

规则判读是航天器地面测试与在轨异常检测的重要手段,具有机理清晰、结论明确、易于工程实施的优点。目前,判读规则制定缺乏指导性框架与模板,不利于规则的有效推开。针对该问题,文章基于航天器电源设计机理与判读方法论,从工作模式分析、冗余遥测一致性、遥测参数功能关联、能源趋势分析4个方面出发,设计了航天器电源智能判读规则框架,并在航天器测试与在轨监测中进行了实例化应用。应用结果表明：智能判读规则框架能提升航天器电源系统异常的实时检测能力,可作为国内航天器电源健康状态监测的技术参考。     

航天器时态规划技术研究进展

结合航天器自主运行的迫切需求,阐述了航天器任务规划问题给智能规划技术带来的挑战,并重点分析了具有时间属性的规划方法研究必要性。给出航天器时态规划定义,分别总结了状态空间时态规划建模方法和基于时间线的时态规划建模方法,并给出时态规划知识模型关键元素定义。根据规划方法发展现状,归纳总结前向链、模型转换、规划空间规划和分层任务网络四种方法在时态规划技术方面的特点和研究进展,着重描述各种方法对规划中时间要素的处理。在对目前的航天器时态规划技术发展趋势总结分析基础上,给出了未来航天器时态规划技术的发展建议。     

21世纪国外深空探测的关键技术（中）

（四）自主导航与控制技术 1．探测器智能自主导航控制技术 NASA的“新盛世”计划把智能自主技术放在首位，使深空探测器能自主完成导航控制、数据处理、故障判断和部分重构与维修工作。作为该计划的先导，美国的深空1号探测器通过远程代理、自主导航、信标操作、自主软件测试和自动编码等技术途径充分实现了智能自主控制，     

航天器自主任务规划修复技术研究进展

结合航天器自主能力发展的迫切需求，阐述了航天器自主任务规划修复的必要性和难点。给出了航天器自主任务规划修复技术、航天器任务规划稳定性和规划修复问题的定义。根据规划执行失败时采用的修复策略，将自主任务规划修复技术分为规则匹配型、局部调整型、删除/求精型、状态转移型和构造新问题型五类。重点归纳了各类自主任务规划修复技术的研究进展和特点，分析了规划稳定性的定量评价方法。并在对目前任务规划修复方法总结分析的基础上，给出了未来航天器自主任务规划修复技术的研究方向建议。     

航天器自主控制与智能信息处理技术

首先从系统的体系结构出发 ,将自主控制系统划分为分层递阶型、包容型、混合型三种基本形式和多智能代理结构的复杂形式 ,然后分别讨论对一般轨道飞行航天器、多个航天器所组成的空间网络、星球表面探测系统和空间机器人等几类不同对象进行自主控制的特点 ,最后论述自主控制对智能信息处理技术的基本需求并提出有关的关键技术     

航天器供配电智能管理技术研究

综述国外航天器供配电管理技术由传统遥控管理发展到智能管理的4个典型阶段,介绍了航天器供配电智能管理技术在空间站、科学观测及深空探测领域航天器上的应用情况;分析了目前国内航天器采用熔断器作为故障隔离主要手段、依托遥测遥控进行供配电管理的体制,归纳了国内航天器供配电体制的优缺点,并总结出国内航天器供配电智能管理系统的3项关键技术——智能配电管理技术、故障隔离技术和能源计划动态调度管理技术,可为航天器供配电智能管理系统关键技术的研究提供借鉴。