一种基于零空间的CMG群故障诊断方法和系统技术方案

一种基于零空间的CMG群故障诊断方法，包括步骤如下：步骤一、根据CMG框架角测量值，构建故障诊断零空间；步骤二、根据CMG框架角速度测量值，构建故障诊断残差，判断CMG是否发生故障；步骤三、判断残差与零空间中各向量的夹角余弦A

【技术实现步骤摘要】
一种基于零空间的CMG群故障诊断方法和系统
本专利技术涉及一种CMG群故障诊断方法和系统。
技术介绍
控制力矩陀螺(CMG)作为卫星姿控系统执行部件，具有较快的动态响应能力和较高的控制效率，能够比其它类型飞轮提供较大的控制力矩，是长寿命、重型航天器理想的执行机构。由于CMG带有高速旋转的转子和框架转动部件，因此较易产生故障，此时若不能及时检测并排除故障，将引起航天器的姿态失控，造成重大经济损失。目前，CMG故障诊断主要通过判断每个CMG的理论框架角变化量与实际框架角变化量的差异以及高速转子实际转速与标称转速的差异来实现，仅仅利用了自身的信息，当故障幅值较小时，很难快速检测到故障发生。由于每个CMG的力矩控制信号是按照每一时刻的结构位置对三轴所需控制力矩进行分配而得到的，因此本专利技术利用所有CMG输出(框架角速度)之间的一致性进行故障诊断，并根据一定的逻辑判断实现CMG两重故障下的诊断。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于零空间的CMG群故障诊断方法和系统，给出基于CMG框本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于零空间的CMG群故障诊断方法，其特征在于，包括步骤如下：/n步骤一、根据CMG框架角测量值，构建故障诊断零空间；/n步骤二、根据CMG框架角速度测量值，构建故障诊断残差，判断CMG是否发生故障；/n步骤三、判断残差与零空间中各向量的夹角余弦A

【技术特征摘要】
1.一种基于零空间的CMG群故障诊断方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一、根据CMG框架角测量值，构建故障诊断零空间；
步骤二、根据CMG框架角速度测量值，构建故障诊断残差，判断CMG是否发生故障；
步骤三、判断残差与零空间中各向量的夹角余弦ACos,i，进行单故障情况下的故障定位；当ACos,i满足ACos,i>ACos,th时，则认为第i个CMG发生故障，否则执行步骤四；i＝1,2,…,N，ACos,th为设定的阈值；
步骤四、通过分组判断，进行多故障情况下的故障定位与验证。


2.根据权利要求1所述的一种基于零空间的CMG群故障诊断方法，其特征在于，步骤一中，根据下式计算故障诊断零空间V：
V＝IN×N-JacobT(Jacob·JacobT)-1Jacob，
其中，Jacob＝ACMGcosδCMG-BCMGsinδCMG，cosδCMG＝diag{cosδCMG1…cosδCMGN}，sinδCMG＝diag{sinδCMG1…sinδCMGN}，δCMG＝[δCMG1,…,δCMGN]T为CMG的框架角测量值；ACMG为所有CMG的框架角为90度时，CMG角动量单位矢量方向在卫星本体的矩阵；BCMG为所有CMG的框架角为0度时，CMG角动量单位矢量方向在卫星本体的矩阵；N表示CMG个数；diag{sinδCMG1…sinδCMGN}表示以sinδCMG1…sinδCMGN为对角线元素的对角阵；diag{cosδCMG1…cosδCMGN}表示以cosδCMG1…cosδCMGN为对角线元素的对角阵。


3.根据权利要求1或2所述的一种基于零空间的CMG群故障诊断方法，其特征在于，步骤二中，根据下式计算故障诊断残差Re：
Re＝Vy；
其中，y∈RN为CMG的框架角速度测量值；
CMG是否发生故障的判断条件为：当Re满足Re>Rth时，则认为CMG发生故障；Rth为设定的阈值。


4.根据权利要求3所述的一种基于零空间的CMG群故障诊断方法，其特征在于，步骤三中，当步骤二判断有故障发生后，对于V中的每个列向量Vi，逐个执行下列操作：



其中，dot()表示点乘运算，norm()表示求模运算。


5.根据权利要求4所述的一种基于零空间的CMG群故障诊断方法，其特征在于，步骤四的具体方法为：
从CMG群中删除任意n个CMG，n＝2,3,...,N-4，重复步骤二，若无故障发生，则删除的n个CMG即为发生故障CMG，否则，n＝n+1，重复执行步骤四；当N-n<4时，仍然没有找到故障CMG，则方法结束。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘文静，刘成瑞，雷拥军，王淑一，李明群，
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