基于主元分析法的液体火箭发动机传感器故障检测与诊断

针对液体火箭发动机的压力、温度、流量等传感器数据,给出了一种基于主元分析法的传感器故障检测与诊断方法。该方法能够在对测量参数相关性分析的基础上,将传感器测量值所组成的测量空间分解为主元和残差两个子空间,通过传感器实际测量数据与正常数据矩阵在残差子空间投影的比较,对传感器的故障进行检测与诊断。以某型LRE传感器组为研究对象,通过故障模拟,给出了该方法对4种典型传感器故障的检测与诊断实例。结果表明主元分析法对LRE传感器具有很好的故障检测和故障诊断能力。     

容错冗余传感器系统与可靠性计算

讨论了正交式、斜置式冗余传感器系统的可靠性计算问题，当考虑故障检测与隔离技术后，讨论了系统配置的Ｍａｒｋｏｖ模型及其状态转移矩阵。针对由六个加速度计构成的斜置式冗余系统，给出容错系统的可靠性计算模型及相应的任务可靠性计算。     

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。     

基于可观测性和可靠性的传感器分布优化设计

为了解决航天器的故障检测的传感器分布的设计问题,本文提出一种描述系统故障的有向图模型,针对该模型,给出了基于可观测性和可靠性的传感器分布的设计问题的描述,并提出了优化设计的思想。根据该思想给出了传感器分布优化设计方案,该方案考虑了故障的可观测性和故障检测的可靠性问题,还有传感器安置成本的约束问题,并采用了贪婪启发式算法实现了该方案。该方案应用到某卫星一次电源系统,仿真算例的结果表明该方案满足了可观测性和可靠性的要求,通过与其它设计方案对比,该方案能够快速提高系统的可靠性,更适合系统设计的需要。
     

多传感器信息融合技术与无人机PHM系统

通过分析多传感器数据融合技术故障诊断方法与无人机PHM系统（故障预测与健康管理）的特点,在不改变当前无人机系统硬件组成的情况下,将多传感器信息融合技术运用于无人机PHM系统,实现对无人机系统的实时状态监测、健康评估和故障诊断。     

VAISALA湿度传感器的故障检测与诊断

VAISALA公司生产的自动观测系统在民航系统应用很广,该系统对稳定度和准确性的要求很高。作为系统中非常关键的元件——传感器,一旦出现故障将直接影响整个系统的结果输出。因此,针对传感器的故障检测与诊断研究是很有必要的。本文通过对成都2005年9月一次湿度传感器故障的检测     

基于代价函数的传感器管理算法研究

针对多传感器目标跟踪的应用背景,研究了综合考虑系统性能与资源消耗的传感器管理问题.建立了基于代价函数的传感器分配优化模型,其中代价函数包括跟踪系统偏差代价和资源消耗代价两部分.采用协方差控制技术量化系统跟踪性能,将目标跟踪的实际协方差与其期望值之间的偏差作为系统性能偏差代价.传感器管理优化模型通过最小化当前时刻系统的总代价来分配传感器以维持目标跟踪.仿真结果表明,与传统的协方差控制传感器管理算法相比,该方法不仅能够获得理想的跟踪性能,而且能够更加有效地分配有限的传感器资源.     

液体火箭发动机传感器故障检测与数据恢复算法研究

以某型液体火箭发动机为研究对象,根据其传感器的故障特性,提出了基于BP神经网络的传感器故障检测与数据恢复算法。通过定义的传感器置信度来判断传感器是否发生故障,以及确定故障传感器,利用已训练好的神经网络结构对故障传感器进行数据恢复。研究内容能够实现传感器的故障检测、定位与补偿,能够有效提高发动机故障检测方法的可靠性和鲁棒性。     

传感器故障重构设计的新方法及其应用

提出了一种传感器故障重构的新方法。该方法利用右特征结构配置设计的线性观测器来消除系统中的非线性以及干扰对故障重构的影响。这种设计不仅能够达到对故障的快速检测,而且能够准确地估计故障的大小。通过在某火箭姿态控制系统中的应用,证明了该设计方法的有效性和实用性。     

无人机故障预测及健康管理系统结构设计

PHM是新一代武器系统故障检测、隔离和预测及状态管理技术.文章阐述了无人机故障预测及健康管理系统的概念和功能结构,根据无人机系统故障特点建立了系统设备拓扑结构,在此基础上构建了无人机PHM系统逻辑体系结构.     

基于MSPCA的液体火箭发动机试车台氢供应系统传感器故障诊断方法

研究了多尺度主元分析方法在传感器故障诊断中的应用问题。利用小波变换得到传感器信号在各个尺度上的系数，然后根据尺度系数矩阵建立主元分析模型进行传感器故障诊断。设计了固定窗长的移动窗口，对窗内数据进行小波变换后，用最后一个尺度系数计算平方预报误差进行故障检测，采用传感器有效指标这种具有定量辨识标准的参数对故障传感器进行辨识。最后，以液体火箭发动机试车台氢供应系统几个关键传感器的故障诊断为例验证了这种方法实用性和有效性。     

飞轮传感器的高斯混合模型故障检测方法

针对闭环控制的飞轮系统,本文采用一种基于高斯混合模型(GMM）的故障诊断方法检测飞轮的传感器故障。姿态机动的反作用飞轮是一个多工况系统。通过飞轮的历史观测数据建立飞轮的GMM模型,它用有限个高斯函数的加权组合来有效地拟合多工况的观测数据,利用基于贝叶斯推理的后验概率（BIP）指标计算新样本偏离GMM模型的程度,该指标能避免由于数据分类不确定而引起的误检测问题。仿真结果表明BIP指标不需要复杂的数学建模就能准确检测飞轮传感器故障。     

基于导航定位原理的火箭涡轮泵轴承故障诊断

为准确判断火箭发动机涡轮泵轴承在试验台上试验时发生故障的部位，同时避免通过轴承特征频率诊断轴承故障的方法所带来的不确定性，基于GPS卫星导航定位原理，利用时幅曲线的相位信息，提出一种新的轴承故障诊断方法:振源坐标定位法，即通过四个已知坐标的振动传感器测得同一振动波的时幅曲线相位差判定振源位置。将试验台上轴承和四个振动信号传感器安放在坐标已知的直角坐标系中，利用时幅曲线拐点分析法准确捕获振动信号到达四个传感器的时刻，再利用这四个时刻和已知坐标计算出振源位置坐标，最后根据振源位置坐标判断其是否为轴承故障及具体故障部位。通过仿真计算证明该方法理论上可行。     

一类飞行器网络控制系统的鲁棒故障检测算法

针对同时存在马尔可夫短时延和数据包丢失的网络环境,研究了一类飞行器网络控制系统的鲁棒故障检测问题。通过将马尔可夫短时延与丢包建模为一个有限马尔可夫链,并针对丢包建立相应的数学模型,飞行器网络控制系统被建模为离散有限马尔可夫跳变线性系统。在此基础上构建残差发生器,相应的故障检测问题归结为滤波问题。以线性矩阵不等式的形式给出并证明了故障检测滤波器的存在条件和求解方法。仿真结果表明,所提出的建模方法能够有效地减少丢包对故障检测性能的影响,同时上述故障检测方法对故障敏感,对未知扰动具有鲁棒性。     

存在时延及丢包的网络化飞行器鲁棒故障检测

考虑同时存在未知时延及随机丢包的飞行器网络环境,研究了飞行器网络控制系统的鲁棒故障检测问题。将未知时延及随机丢包的影响转变为未知扰动输入,建立飞行器网络控制系统的统一数学模型,同时考虑残差对故障的灵敏性和对未知扰动的鲁棒性,利用模型参考的思想,将故障检测问题分解为最优残差模型设计及鲁棒跟踪问题两部分,利用多目标优化方法给出最优残差模型的求解条件,并以线性矩阵不等式的方式给出鲁棒跟踪问题的存在条件,数值仿真表明,所提方法能有效抑制时延及丢包的影响,并能快速有效地检测出更小故障,验证了方法的有效性和优越性。     

利用奉献观测器诊断红外地球敏感器故障的新方法

卫星闭环控制系统中不同敏感器的故障定位是自主故障诊断的难点。基于双观测器的方法能够分离光学敏感器和惯性敏感器的故障,却仍不能确定红外地球敏感器是否发生故障。奉献观测器适用于敏感器系统的故障定位,但由于该方法要求的能观性条件在实际工程中有时难以满足,使其应用受到限制。本文提出了一种利用奉献观测器诊断敏感器故障的新方法,先对不完全能观系统进行能观性分解,再对能观子系统设计奉献观测器,克服能观性条件的限制,实现敏感器故障诊断。最后,将该方法用于卫星红外地球敏感器的故障定位,仿真结果表明,该方法可有效诊断地球敏感器的故障。     

基于星敏感器角速度估计的陀螺故障诊断

当星载惯性基准单元 (IMU)正常工作的陀螺的冗余度不满足奇偶方程法条件时 ,无法进行陀螺的故障诊断。本文通过卫星稳态运行期间高精度星敏感器输出的姿态四元数信息 ,根据卫星姿态运动学方程和姿态动力学方程 ,采用非线性广义卡尔曼滤波 (EKF)得到星体角速度的估计值。在此基础上 ,通过设计的故障诊断方案对陀螺故障进行定位。数学仿真验证了这种方法的有效性     

一类非线性系统的故障可诊断性量化评价方法

为将提高卫星控制系统故障诊断能力的工作重点前移到地面设计阶段,针对其中的关键问题--可诊断性评价,提出一种适用于非线性模型的可诊断性量化评价方法,对传统定性评价研究进行了有效的扩展和延伸。鉴于线性化处理导致非线性因素引起的故障被忽略,将卫星控制系统描述成一类仿射非线性模型;并基于微分几何理论,给出可诊断性（包括可检测性和可隔离性）的定义和定性评价指标--不变最小对偶分布。通过子空间相似度判别准则,根据故障方向矢量和所得不变分布以及不同故障方向矢量之间的夹角关系,分别设计可检测性和可隔离性的量化指标,并给出具体评价流程;该指标能够明确故障被检测和隔离的难易程度,并可用于指导诊断算法的设计和传感器的优化配置。最后,以动量轮为仿真实例校验本文所提方法的正确性;仿真结果表明：该方法在不依赖任何诊断算法和具体故障模式的前提下,可以实现可检测性和可隔离性的准确量化评价。