Neural network-based fault diagnosis for spacecraft with single-gimbal control moment gyros

This paper proposes a neural network-based fault diagnosis scheme to address the problem of fault isolation and estimation for the Single-Gimbal Control Moment Gyroscopes(SGCMGs) of spacecraft in a periodic orbit. To this end, a disturbance observer based on neural network is developed for active anti-disturbance, so as to improve the accuracy of fault diagnosis.The periodic disturbance on orbit can be decoupled with fault by resorting to the fitting and memory ability of neural network. Subsequ...     

SAR performance-based fault diagnosis for electro-hydraulic control system: A novel FDI framework for closed-loop system

Model-based fault diagnosis serves as an efficient and powerful technique in addressing fault detection and isolation (FDI) issues for control systems. However, the standard methods and their modifications still encounter some difficulties in algorithm design and application for complex higher-order systems. To avoid these difficulties, a novel fault diagnosis framework based on multiple performance indicators of closed-loop control system is proposed. Under this framework, a so-called performance residual vector is constructed to measure the differences between the real system and the nominal model in terms of system stability, accuracy, and rapidity (SAR) respectively. The criteria for quantification, normalization of the SAR residuals and the explicit mappings between the thresholds and the required performance are given. FDI can be easily achieved simultaneously by monitoring the normalized residual vector length and direction in the SAR performance residual space. A case study on electro-hydraulic servo control system of turbofan engine is adopted to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

基于故障树和神经网络模型的航天器智能诊断研究

提出基于故障树和神经网络模型的诊断方法,提出面向故障树的基于框架和广义规则的知识表示方法及相应的确定性和可能性推理策略,对于可能性推理的结果,通过基于神经网络模型的学习诊断来进一步确定其状态。在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下,用Ｂｏｒｌａｎｄ Ｃ＋＋实现了一个原型系统。通过对“实践４号”卫星能源系统故障模拟实验台的诊断验证了系统的有效性。     

外测系统突发性故障的诊断方法研究

外测系统突发性故障的检测与诊断在航天测控中有十分重要的意义。基于动态测量数据的容错处理技术, 建立了三组实用的过程故障诊断方法： 无须建模的容错平滑器方法; 基于模型拟合的容错辨识方法; 基于状态空间模型的有界影响滤波方法。这些方法既可用于对测控网跟踪质量的事后分析也可用于（准） 实时在线处理。仿真计算结果显示, 这些方法不但能够以１００％ 的准确率检测出脉冲型故障, 还可快速有效地检测出任何形式的关联型故障, 准确率达９８％以上。     

一种模块级可降级重组双机系统的系统管理程序实现方法

分析了模块级可降级重组双机系统的有效组态数,并与双机系统级备份进行了比较。分析结果表明,随着冗余级别的降低,系统的可靠性有所改善,但系统的有效组态数将大大增加,这将导致系统管理程序的复杂化。文章介绍了该系统管理程序的设计准则,并对其中几个有特点的子程序作了简要说明。     

反作用控制系统推力器失效的外部检测与诊断

通过推进系统外部可测的姿态信息,利用强跟踪滤波器和多模预报估计器,研究了一类非线性系统常值阶跃型故障和间歇性故障的检测与分离问题。对关机失效,利用强跟踪滤波器获得故障效应的估计,检测逻辑采用改进的贝叶斯分类方法,依据推力器失效效应的方向性进行故障单元的分离;对开机失效,采用多模预报,根据相应残差向量范数的比较进行故障的即时无阈值判别,同时完成了故障后系统状态的重构问题。以一类大型航天器的反作用姿态控制系统为例,对其中出现的推力器失效进行了故障识别仿真研究,表明所提方法是有效的。     

液体火箭发动机故障数据库的设计与实现

讨论了液体火箭发动机故障数据库的设计思路及实现途径,以国内２１种液体火箭发动机试车及发射数据为基准,建立了初步的故障数据库,重点介绍了故障数据库的功能设计,结构设计和开发环境等内容。     

基于能耗与可靠性约束的动量轮可重构性评价

针对目前在控制系统的可重构性评价中较少考虑系统能耗、可靠性限制的问题,文章研究了约束条件下卫星姿态控制系统可重构性度量及评价方法,建立了含执行机构失效因子的控制系统模型,并基于可控性格兰姆矩阵得到能耗约束下可重构性度量指标;然后将可靠性指标引入到系统可重构性评价度量中,进一步缩小可重构性集合;最终形成综合两种约束的可重构性评价方法。通过对含动量轮系统的重构构型仿真,得到约束前后的可重构性对比,仿真结果符合实际分析,验证了该方法的有效性。     

基于直11型机的故障诊断与预测管理系统技术研究

介绍了直11型机结构,直11型机故障诊断与预测管理系统(FDPMS)的诊断能力和FDPMS采用的故障诊断与预测方法,介绍了FDPMS的硬件设计方法、地面分析与管理软件设计方法,以及演示验证情况,并给出了研究结论。     

基于数值微分方法的卫星陀螺故障诊断(英文)

提出一种基于数值微分的卫星陀螺故障诊断方法。通过引入代数可观测的概念,将故障诊断问题转化为求解数值微分问题。并根据卫星姿态运动学方程证明了陀螺故障的代数可观性。然后通过高增益观测器的方法来近似姿态敏感器测量输出的数值导数,并利用李雅普诺夫理论分析和设计高增益观测器。基于陀螺故障的代数可观性和星敏感器测量输出的数值微分,可以直接得到陀螺组件的故障估计值。最后,通过突变、缓变和并发故障等仿真算例验证了算法的有效性,仿真结果表明所提出的方法不仅可以检测故障的发生,而且能够估计故障幅值。