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。     

射频制导导弹故障自动诊断系统

介绍用于射频制导导弹故障自动诊断系统的框架设计，列举了导弹故障模式种类，根据导弹综合测试与故障诊断的特点，遵循推理知识、测试知识和排故知识这样一种新的专家系统的分类方法，论述该系统的诊断原理及实现方法，阐述系统故障诊断功能工程化的特点及采用的关键技术。该系统已成功实现了对导弹电气故障的自动诊断。运行结果表明，该系统自动化程度高，诊断有效，操作使用方便，是一种新一代的导弹维护测试诊断系统。     

装配工艺知识建模研究

为了实现装配工艺知识的共享和重用,在归纳分析大量装配设计领域知识的基础上,构建了装配工艺知识的本体模型,并提出了装配工艺设计的知识建模流程。以齿轮减速器为实例,利用OWL本体描述语言和Protégé本体编辑工具,实现了齿轮减速器装配工艺知识本体的形式化描述,并用RacerPro本体推理机进行推理验证,以保证本体概念保持一致并分类完善。最后,本体被存入数据库完成了装配工艺知识建模,为构建装配工艺设计知识管理系统奠定了基础。     

基于故障物理的航空电子设备高可靠性评估

传统的基于事后统计的可靠性评估手段已不能满足高可靠性航空电子设备的设计需求。文章提出在产品的设计阶段应用一种基于故障物理的可靠性评估方法,以某型大气数据计算机为研究案例,将环境载荷模拟施加于产品数字模型上,提取应力信息,进行潜在故障机理分析和相应的故障物理模型确认,以及累积损伤分析,最后得到产品的故障前时间以及故障率和可靠度函数。结果表明,该方法与实际可靠性试验结果有较好的近似度。     

航天器综合电子系统在轨重构容错技术研究

重构容错技术是指利用可重用的软硬件资源,根据不同的任务需求或故障情况进行重新配置,从而可以实现在轨升级或故障修复。文章在介绍重构容错技术的基础上,以NASA的SpaceCube处理器和BittWare公司的重构处理器为典型案例,阐述了其系统构架、重构容错设计和应用情况,总结分析了航天器综合电子系统重构容错技术的优势,如减少系统的冗余和备份,降低制造和修复成本,实现系统内部局部故障的自修复等。借鉴国外重构容错技术的发展和应用,总结出国内航天器综合电子系统重构容错技术应用存在的问题,如缺乏标准化的功能模块设计、在轨故障诊断精度较低等,并提出应开展在轨重构需求分析,以及功能模块化和可重构性的方案设计等建议,可为国内航天器综合电子系统的在轨重构容错设计及相关研究工作提供参考。     

航天飞机主发动机的故障探测与隔离

设计了应用于航天飞机主发动机故障探测与隔离(FDI)的广义似然比试验(GLRT),可用于在线 FDI 及飞行任务的事后分析。算法中使用了 SSME 的全部37个状态模型及一套15个传感器。在设计阶段,有助于确定故障的可探测性和可识别性,给出传感器布局。文中重点在于输入/输出的故障,即阀门和传感器失效故障,但似然比方法可延伸至包括结构的失效。     

某发动机低频不稳定燃烧的消除

根据发动机热试车出现的低频不稳定燃烧现象，分析了产品的故障模式，建立了相关零组件模型。对相关零件进行了改进设计，消除了发动机低频不稳定燃烧现象。     

基于RVM的液体火箭发动机试验台故障预测方法

液体火箭发动机试验台故障预测问题实际上是与试验台相关的参数预测问题,通过预测相关参数在试验台运行过程中的变化趋势,可以判断试验台未来某一时刻是否可能发生故障。由于液体火箭发动机试验台系统复杂、不易建模,提出了一种相关向量机(relevancevector machine,RVM)故障预测模型。在模型的训练阶段,根据数据序列的特征,分别采用单参量、相空间重构和多参量的方法进行了模型的训练,然后利用训练好的模型对试验台总体健康度和启动过程推力进行了趋势预测。预测结果表明,该方法能有效地跟踪试验台可能发生的故障及故障发展趋势。     

单粒子效应及充放电效应诱发航天器故障的甄别与机理探讨

单粒子效应（SEE）是诱发航天器故障最重要的空间环境因素之一,其与充放电效应（SESD）诱发故障的宏观表象相像,但具体影响细节及防护设计又不尽相同,导致工程上将大量可能由SESD诱发的航天器故障简单归零为SEE并进行改进设计,但复飞后的航天器在轨故障依然不断。截至目前,鲜有综合比对研究以揭示这2种效应诱发星用器件错误和导致电子设备故障的异同。文章首先通过大量在轨实例表明二者触发的航天器故障有很强关联,之后对引起2种效应混淆的可能原因进行剖析,并介绍中国科学院国家空间科学中心通过地面模拟实验,针对JK触发器、运算放大器、静态随机存储器（SRAM）初步研究的SEE和SESD诱发软错误的异同表象和作用机制,为进一步发展准确甄别与应对有关在轨故障的技术方法提供参考。     

卫星在轨故障全数字仿真平台设计

以通信卫星为例,分析卫星已经发生的和可能出现的在轨故障信息,利用数据库与面向对象技术对在轨故障现象与故障排除过程的仿真进行建模,设计了一种通过遥测信息显示故障仿真过程的全数字仿真平台,可为卫星在轨故障的辅助分析与定位、故障解决预案的制定提供验证手段。     

基于时间逻辑的航天器控制系统故障诊断的深层知识表示方法

本文介绍了一种关于时间逻辑的知识表示方法，引入了特征量属性及动态框架、事件、衍生事件的概念，给出了与时间有关的事件及包含事件间时间逻辑关系的衍生事件的表示方法，并将它们应用于航天器控制系统实时故障诊断专家系统中。这一研究是对时变系统深层知识表示方法的新探索。     

空间目标态势行为与事件本体设计与构建

针对空间目标态势威胁响应和预警研究不完善的问题，为实现空间目标行为和事件的智能推理、实时响应和主动预警，保障航天活动和空间利益，提出面向行为与事件的空间目标态势本体模型(BEO-SO2)。基于基本形式本体(BFO)，构建空间目标态势行为与事件本体模型。在统一时空框架下建立空间目标关系模型，实现空间目标行为执行和事件发生过程的动态推演。以空间目标碰撞威胁为背景，设计对象实体等级体系和碰撞威胁行为与事件要素，建立碰撞威胁推理规则，基于空间目标态势行为与事件本体进行实现、验证与展示。结果表明,空间目标态势行为与事件本体能够实现空间目标碰撞威胁的等级推理与预警，并指导进一步的空间活动，为航天任务与空间活动提供有效保障。     

战术导弹全弹FMECA方法研究

论述了故障模式影响及危害性分析(FMECA)的目的和意义，尤其强调了战术导弹全弹FMECA对提高导弹可靠性的作用。讨论了导弹详细设计阶段硬件的FMECA方法，包括自下而上综合方法、约定层次划分、故障严酷度分类等问题。最后，结合工程实践，给出了导弹全弹FMECA的部分应用实例。     

控制系统故障诊断技术

介绍了控制系统故障诊断的基本概念和方法。提出了一种较为合理和全面的故障诊断技术方法的分类，并对其中基于模型、知识和信号处理的三种故障诊断方法进行了较为详细的论述，分别总结了它们的基本思路，对其发展中的各种问题作了归纳。最后提出了航天领域中故障诊断技术的研究重点。     

容错箭载计算机的硬件故障注入方法研究

容错机制和设计方案的正确性验证是容错箭载计算机研制的重要环节,验证方法有理论计算、软件模拟和硬件模拟等3种。硬件故障注入法采用人为引入故障方法可加速系统的失效,并通过观察系统在出现故障之后的行为反应对容错计算机系统的容错能力进行评价,更适合工程应用。本文研究采用硬件故障注入方法和特定容错测试仪,对容错箭载计算机的容错机制和设计方案进行了正确性验证,为容错箭载计算机的工程应用奠定技术基础。     

基于扩展故障树的运载火箭故障诊断专家系统

针对运载火箭故障诊断专家系统中知识获取的瓶颈问题,通过将扩展故障树分析法 和 基于规则的诊断专家系统有机结合,建立基于扩展故障树的运载火箭故障知识获取及表示方 法,实现了从扩展故障树到诊断知识的自动转换和诊断知识的规范化表示,解决了基于规则 的诊断专家系统的知识获取难题。在此基础上,结合扩展故障树给出了运载火箭故障诊断专 家系统快速推理策略。该策略基于诊断优先系数,实现了对发生概率大、结构重要度高、危 害严重的故障的优先诊断,并通过浅层推理与深层推理相结合,保证了推理过程的精确性和 严密性。     

基于多信号模型航天器多故障诊断技术研究

最优多故障诊断问题是一个NP-COMPLETE问题。本文针对卫星电源这类复杂航天器系统，建立了多信号模型，该模型采用有向图描述元件与测试间的因果依赖关系。考虑系统元件发生故障的先验概率以及可用的测试工具，给出了一种基于拉格朗日松弛和子梯度优化算法的近最优多故障诊断算法。该建模方法与诊断方法在某卫星电源系统测试中得到了验证，结果表明该方法建模简单，诊断速度快，适用于航天器这种复杂系统的多故障诊断。     

运载火箭新型地面测试发控系统构想

为了提高我国地面测试发控系统整体水平，在借鉴和继承国内外成熟型号地面测试发控系统优秀设计思想的基础上，结合现代运载火箭技术需求，通过对总体设计、任务和功能分析、框架组建等方面的分析和论述，提出了新型运载火箭地面测试发控系统方案构想。此方案在总体设计思想、系统框架结构设计、应用模式上提出新的思路，对于适应未来运载火箭发射要求提供了技术途径。