考虑航天器控制系统非完全失效故障的可诊断性量化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑航天器控制系统非完全失效故障的可诊断性量化方法，将可诊断性量化问题转换成数理统计中的多元分布相似度判别问题，并得到非完全失效故障的等价空间模型；然后给出非完全失效故障可检测性与可隔离性的具体判断准则；最后根据判断准则，利用巴氏距离提出了非完全失效故障的可诊断性量化指标，基于可诊断性量化指标得到分析结果。本发明专利技术考虑了航天器控制系统在轨实际工作中系统不确定性的影响，所得结果能够便于设计人员了解系统的薄弱环节，有利于指导诊断算法的设计和系统的配置，从而可以在地面设计阶段最大程度地提升航天器控制系统的故障诊断能力，并最终达到提高系统整体综合设计能力的目标。

A diagnostic quantifiable method considering the non complete failure of spacecraft control system

The invention discloses a control system of spacecraft can be considered non diagnostic method to quantify completely failure, will be converted into quantitative diagnostic problems of multivariate distribution similarity in statistics discriminant problem, and get the equivalent space model of non complete failure; then give a non complete failure detection and specific judgment standard isolation; finally, according to the criterion, the Bhattacharyya distance presents non complete failure diagnosis quantitative indicators, diagnosis results based on quantitative indicators. The invention considers the effects of system uncertainties on orbit spacecraft control system in the actual work, the results can facilitate the design personnel to understand the weaknesses of the system, to guide the diagnosis algorithm design and system configuration, which can maximize enhance the ability of fault diagnosis of spacecraft control system in the design stage, and ultimately improve the whole system integrated design ability.

【技术实现步骤摘要】
考虑航天器控制系统非完全失效故障的可诊断性量化方法
本专利技术属于航天器控制
，尤其涉及一种考虑航天器控制系统非完全失效故障的可诊断性量化方法。
技术介绍
由于航天器结构的复杂性以及不可避免的空间环境影响(包括：高低温差、电磁干扰、空间粒子辐射等)，都会使得各分系统、元部件的可靠度降低，从而容易诱发故障，而且故障发生后难以进行修复。相比于其他分系统，航天器控制系统由于工作模式复杂，发生故障的概率急剧增加；同时由于承担任务的重要性，一旦发生故障产生的危害极大。由于航天器控制系统故障引发问题的严重性以及发展高可靠性、长寿命航天设备的迫切需求，现已在以下三个方面开展了相应工作：(1)提高零部件的可靠性设计水平，即在设计、生产、试验过程中采取一系列保障措施(例如，提高元/部件的质量，加强软件的强壮性设计等)，提升航天器控制系统的固有可靠性，尽量减少故障的发生。然而，受加工、制造和装配等客观因素的影响，该方法已达到“瓶颈”，而且代价巨大。(2)提高系统的故障诊断能力，即在故障发生之后，能够及时、准确的实现故障检测和隔离，增强系统应对故障和突发状况的能力，从而提升航天器控制系统的运行可靠性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑航天器控制系统非完全失效故障的可诊断性量化方法，其特征在于，包括：根据航天器控制系统的离散状态空间模型，得到非完全失效故障的等价空间模型；其中，非完全失效故障的等价空间模型为：

【技术特征摘要】
1.一种考虑航天器控制系统非完全失效故障的可诊断性量化方法，其特征在于，包括：根据航天器控制系统的离散状态空间模型，得到非完全失效故障的等价空间模型；其中，非完全失效故障的等价空间模型为：表示航天器控制系统的动态行为，NHFuus表示故障向量，NHEes表示干扰向量；对所述航天器控制系统的离散状态空间模型进行分析，得到航天器控制系统可检测性判断准则和可隔离性判断准则；根据所述航天器控制系统可检测性判断准则和可隔离性判断准则，利用多元概率密度和巴氏距离，得到公式(1)和公式(2)；其中，航天器控制系统可检测性的量化指标由公式(1)给出，航天器控制系统可隔离性的量化指标由公式(2)给出；其中，FDθ(fi)表示故障fi的可检测性的量化指标；FIθ(fi,fj)表示故障fi与故障fj之间的可隔离性的量化指标；NH表示矩阵H零空间的左正交基，NHH＝0；θi表示第i个输入在时间序列θi下产生的故障的具体形式；θ0为公式(2)的最小二乘解；表示输入在矩阵中的对应位置；根据得到的公式(1)和公式(2)，得到航天器控制系统故障可诊断性量化结果；其中，当FDθ(fi)为0时，确定航天器控制系统故障不可被检测且不可被隔离；当FDθ(fi)不为0时，判断FIθ(fi,fj)是否为0，若FIθ(fi,fj)为0，则确定航天器控制系统故障可被检测但不可被隔离；若FIθ(fi,fj)不为0，则确定航天器控制系统故障可被检测且可被隔离。2.根据权利要求1所述的考虑航天器控制系统非完全失效故障的可诊断性量化方法，其特征在于，所述根据航天器控制系统的离散状态空间模型，得到非完全失效故障的等价空间模型，包括：确定航天器控制系统的离散状态空间模型：其中，x(k)∈Rn、u(k)∈Rm和y(k)∈Rq分别表示航天器控制系统状态向量、输入向量和输出向量；w(k)∈Rl和v(k)∈Rt表示系统的干扰因素；Rn、Rm、Rq、Rl和Rt分别表示在实数域内的n维、m维、q维、l维和t维列向量，n、m、q、l和t为正整数；k为采样时间点；A、Bu、Bw、C、Du...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文博，王大轶，刘成瑞，刘文静，何英姿，邢琰，符方舟，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11