分布式故障诊断专家系统在运载火箭发射决策中的应用研究

根据新一代运载火箭地面测发控系统的一体化设计要求,将分布式故障诊断专家系统应用到运载火箭发射决策中,建立了运载火箭分布式故障诊断专家系统的总体结构.根据故障信息的流动方向将诊断过程分为征兆获取级、分系统诊断级以及全局诊断和决策级3级.征兆获取级通过特征提取和神经网络模块实现复杂测试数据的征兆自动获取.分系统诊断级和全局系统诊断级的诊断推理均建立在"三表制"知识表达方法上,但根据各自任务的不同,分系统诊断级采用征兆驱动的正向推理,并结合深度推理算法实现规则的遍历问题;全局系统诊断和决策级采用面向故障的反向分级推理,并提出了故障的分级策略.     

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。     

模糊Petri网在航天发射系统故障诊断中的应用研究

航天发射系统结构复杂,各分系统相互耦合,且故障传播模式多样化,故障特征和故障模式之间存在着模糊关系.因此,本文提出利用模糊Petri网对航天发射系统进行故障诊断,并给出了基于模糊Petri网的故障传播模式模型及反正向结合的推理算法.反向推理用于故障诊断,以选择检测路径,有效地找到发生某一故障的原因及其传播路径;正向推理用于计算该故障发生的真实度.文中以某运载火箭控制系统漏电故障诊断为例,说明了该模型直观、表达能力强的优点,同时表明了算法的适用性和有效性.     

运载火箭动力系统故障下制导控制技术研究进展

动力系统故障是导致运载火箭发射任务失败的最常见原因,从动力系统故障建模、自主制导和容错控制方面,系统地阐述了动力系统故障下运载火箭制导控制技术的研究进展,为发展新型制导控制算法提供了思路。建立了推力下降故障和执行机构故障的数学建模,并对比了国内外先进运载火箭的制导控制性能;总结了动力系统故障下自主制导所涉及的轨迹优化和制导算法;在被动、主动容错控制框架内,回顾了典型的故障诊断、控制重构、容错控制和震动抑制方法;同时,概述了人工智能技术在自主制导和容错控制方面的应用;结合“会学习”的运载火箭概念,讨论了人工智能技术在促进运载火箭自主化和智能化方面的发展趋势,对未来智慧火箭的制导控制技术进行了展望。     

运载火箭滑行段姿控喷管故障自主辨识方法

姿控喷管是运载火箭滑行段经常使用的一种执行机构,姿控喷管的故障辨识通常需要增加监测设备.本文通过对运载火箭滑行段动力学模型进行研究,结合运载火箭刚体、晃动等模态,利用关系矩阵推导了使用陀螺敏感信息进行故障辨识的基本条件.此外,建立特征参数与典型故障的关系,结合姿控喷管推力特性等因素给出了故障辨识方法.通过仿真证明了该方法的有效性.     

基于故障树分析法火箭测量系统故障诊断研究

本文对某系列运载火箭近十年来出厂测试出现的故障事件进行统计分析,应用故障树分析法的基本原理,建立了某系列运载火箭出厂测试测量系统故障树,并对其作定性和定量分析,指出其可靠性较低环节。结果表明,应用故障树分析法对运载火箭测量系统故障事件进行研究,能够清晰发现对顶事件发生影响的主要因素,为故障预防和诊断提供思路和依据。     

基于CLIPS的航天发射决策支持系统

提出了基于CLIPS的决策支持系统的构建方法，比较详细分析了系统的组成、功能和推理过程，重点讨论了关系矩阵、决策树、故障字典的推理方法。关系矩阵利用输入输出信息存在一一对应的特点。建立了故障模式与测试信息的映射关系，实现故障快速定位；决策树按叶结点、判定结点和决策结点三个层次，实现最低发射条件的判定；故障字典采用分步实施的模糊故障字典，既按系统、分系统、单机级设立故障字典，又按箭上、地面设备、人工信息设立故障字典，然后采用模糊推理方式，给出故障处置对策。该系统在首次载人航天飞行任务中得到了应用，有效解决了信源偏少问题，其实时性和正确性能较好地满足指挥员的要求。     

运载火箭智慧控制系统技术研究

总结了国内外先进运载火箭控制系统的特点,结合我国新一代运载火箭的现状,提出目前我国运载火箭控制系统发展亟待解决的问题。在此基础上,提出了适应现阶段智能高可靠需求的自主轨道规划技术、在线故障辨识技术、姿控喷管隔离重构技术和全程四元数控制技术,所提技术可有效提高控制系统可靠性,使全箭在面对非灾难性故障时具有较强的自主性和适应性。     

一种基于小波分析的控制系统BIT自诊断方法研究

随着BIT技术的发展,将先进的故障诊断算法嵌入到BITE(Built-inTest Equipment)中已经成为BIT智能化的趋势。本文针对目前傅立叶分析法在大型运载火箭数据处理应用中的不足,结合小波分析方法在故障诊断方面的优势,提出了一种基于小波分析的控制系统BIT自诊断方法;以数字伺服机构为对象,构建了基于残差思想的小波诊断模型,并在Simulink环境下,对诊断结果进行了仿真;结果显示该方法能够对故障准确定位,效果良好。     

基于领域知识图谱的卫星故障辅助诊断与处置方法

本文重点针对传统故障诊断方法能力不足的缺点，开展基于领域知识图谱的卫星故障辅助诊断与处置方法研究，突破卫星故障领域知识图谱构建关键技术，关联固化卫星系统多维专家知识，构建卫星故障领域知识图谱，进而实现结合卫星故障知识信息的卫星故障推理分析和辅助诊断处置，提升复杂故障场景下的卫星故障诊断效率与处置能力。本文提出的方法为保障大气环境监测卫星的在轨长期稳定运行，提供了一种新的故障辅助诊断与处置措施。     

Solid Rocket Motors for Launch Escape Tower Provide Safety to Astronauts

Compared with other ordinary launch vehicles, the LM-2F launch vehicle has two special systems, the fault detection processing system and launch escape system, because it is used for manned spaceflight missions. During the 10 flight missions carried out by LM-2F, only the launch     

基于线性二次滚动时域法的运载火箭发动机推力故障诊断

研究了运载火箭动力系统在推力下降情况下的故障诊断问题。根据简化的六自由度非线性模型，利用扩展卡尔曼滤波器生成残差，采用线性二次滚动时域法估计故障，基于估计向量故障特性准确估计推力下降程度，同时提出利用故障突变方向定位故障的方法。仿真结果表明该方法能够快速检测发动机故障并准确定位。     

运载火箭远程故障诊断技术综述

介绍运载火箭领域故障诊断技术的发展和各种方法的特点,将诊断技术按照基于阈值的判别机制、基于知识库的专家系统诊断方法、基于模型的故障诊断方法、基于自学习的推理机制、基于信息融合的故障诊断方法以及自主诊断技术六大类进行分析,同时介绍美国、日本以及中国新一代运载火箭(NGLV)在故障诊断上所取得的最新进展。在此基础上,针对远程发射支持系统(LSS)的特点,提出该领域故障诊断技术的发展方向。     

执行器故障下的运载火箭非奇异终端滑模容错控制

针对存在未知外部干扰和执行器卡死故障的运载火箭，提出了一种基于非奇异终端滑模面的姿态跟踪控制算法。首先，建立了考虑干扰和执行器卡死故障的运载火箭姿态控制系统多输入多输出系统模型；然后定义了运载火箭姿态跟踪系统模型，针对定义的模型，设计了一种非奇异终端滑模面，使得系统在执行器故障情况下仍能较为精确地跟踪参考信号。基于李雅普诺夫函数证明了运载火箭姿态跟踪控制系统的稳定性和有限时间收敛特性。数值仿真检验了本文基于非奇异终端滑模运载火箭姿态跟踪控制算法的有效性。     

运载火箭控制系统漏电故障诊断研究

从系统的角度分析了运载火箭控制系统漏电故障诊断的特殊性，指出故障也是系统要素之间的一种联系方式。为了准确、有效地描述系统状态条件同其故障关系问所存在的关联，提出了条件故障图的描述模型，界定并分析了描述系统状态关系的状态树，并将它与故障图相结合形成条件故障图，用于对故障关系的自动化描述及分析。在此基础上，引入蚁群算法来确定故障树的最优检测次序，并指导系统多故障状态的决策。将它们应用于运载火箭的控制系统，给出了一个特征实例。条件故障图可以有效地描述状态条件对故障关系的影响及作用，蚁群算法能够实时地、自适应地进行动态路径选择。获得了令人满意的效果。     

基于桥接模式的双网络重复使用运载器控制系统冗余技术

根据重复使用运载器因面临恶劣电磁环境而对控制系统提出的可重用、高可靠性要求,提出了一种基于桥接控制器的四余度1773A光纤总线双网络冗余控制系统方案。该方案在实时性、数据处理、缓解信息拥塞、电磁兼容性等方面具有较好的优势,控制系统实现了集控制、传感、通信、网络、故障诊断与容错处理于一体的功能。通过对计算机、综合控制器、伺服机构等关键部组件及系统级总线进行冗余设计,提高了系统的可靠性。     

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。     

运载火箭动力系统突发性故障检测与辨识

航天是一个高风险的领域 ,一次不成功的发射试验可能带来的经济损失动辄上亿元 ,甚至会出现灾难性后果。因此 ,故障诊断技术在航天工程领域具有极端的重要性和明显的工程价值。本文以运载火箭动力系统突发性故障为研究对象 ,采用解析冗余方法 ,建立了分别适用于脉冲型故障和阶跃型故障的检测方法 ,并给出了故障幅度的无偏估计算法