一种考虑干扰影响的卫星敏感器故障可诊断性评价方法
【专利摘要】本发明公开了一种考虑干扰影响的卫星敏感器故障可诊断性评价方法，针对包含噪声和建模不确定性等干扰因素影响的卫星敏感器系统，分别以“矢量距离相似性”和“矢量方向相似性”作为评价指标，通过故障模式的数学描述、系统模型以及卫星敏感器的部署情况，实现敏感器故障可检测和可隔离性的量化评价。本发明在不依赖任何故障诊断算法的情况下，能够将卫星敏感器故障诊断提前到设计阶段，并指导卫星敏感器的优化配置。
【专利说明】一种考虑干扰影响的卫星敏感器故障可诊断性评价方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一类考虑干扰影响的卫星敏感器故障可诊断性评价方法，属于卫星控制领域。
【背景技术】
[0002]卫星敏感器是卫星姿态测量元件的统称，主要包括星敏感器、红外地球敏感器、陀螺仪等。作为控制系统中的重要测量元件，卫星敏感器一旦发生故障将严重影响卫星姿态控制的精度，严重时甚至导致姿态翻滚。随着敏感器集成化规模和复杂性的日趋增加，以及不可预知的空间环境因素影响，使其不可避免地发生故障。为了使故障影响降至最低、且克服产品固有可靠性不足的缺点，需在敏感器设计过程中考虑故障的影响，并将故障可诊断性作为一种指标纳入到设计体系中用于指导敏感器配置的优化。然而，在现有的卫星敏感器设计过程中并没有考虑该指标。
[0003]故障可诊断性是指:故障能够准确、有效被检测和隔离的程度。从其定义中可以看出，故障可诊断性包括可检测性和可隔离性两部分。可诊断性评价是故障诊断算法的基础和前提。因为对于不可被检测的故障，无论设计何种诊断算法都不能实现故障的检测和隔离。可诊断性评价就是在不依赖于任何故障诊断算法的情况下，针对系统的数学模型和敏感器的配置情况，分析指定故障模式对系统的影响程度。
[0004]针对控制系统的可检测性评价，以往的技术主要包括以下三方面:1)基于故障到输出之间传递函数的存在性判别；2)将故障作为一种状态的系统能观测性分析；3)基于输出和输入信息构造残差矢量的存在性判别。针对可隔离性评价，以往的成果主要包括以下两方面:1)基于不同故障对输出影响的差异性进行判别；2)基于输入/输出信息与故障之间关系构造的关联矩阵进行定性分析。以上所采用的技术均没有考虑噪声、建模不确定性等干扰因素的影响；且所得评价结果是定性的，即只能说明故障能否被检测和被隔离，而不能说明故障被检测和被隔离的难易程度。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供了一类考虑干扰影响的卫星敏感器故障可诊断性评价方法，在控制系统设计阶段可以实现对敏感器故障的量化评价，并指导敏感器配置的优化。
[0006]本发明的技术解决方案是:
[0007]一种考虑干扰影响的卫星敏感器故障可诊断性评价方法包括步骤如下:
[0008](I)基于模型标准化和等价空间变换处理方法，对给定的卫星敏感器进行预处理得到预处理模型；
[0009](2)利用步骤(I)中获得的预处理模型，并采用“矢量距离相似性”作为可检测性评价指标，进行故障可检测性的量化评价；
[0010](3)判断可检测性故障的量化评价结果是否为0，若为0则判定故障不可被检测，进入步骤(7);否则判定故障是可检测故障，进入步骤(4)；
[0011](4)判断是否有其他可检测故障，若有则进入步骤(5)，否则判定该故障不可被隔离，进入步骤(7)；
[0012](5)利用步骤(1)中获得的预处理模型，并采用“矢量方向相似性”作为可隔离性评价指标，对步骤(3)中获得的可检测性故障与其他可检测故障进行可隔离性量化评价；
[0013](6)判断可隔离性故障的量化评价结果是否为0，若为0则判定故障不可被隔离，进入步骤(7);否则判定故障是可被隔离故障，进入步骤(7)；
[0014](7)结束。
[0015]所述步骤(1)中获得预处理模型为:
[0016]NHLzs=NHFfs+NHEes
[0017]其中，
【权利要求】
1.一种考虑干扰影响的卫星敏感器故障可诊断性评价方法，其特征在于步骤如下: (1)基于模型标准化和等价空间变换处理方法，对给定的卫星敏感器进行预处理得到预处理模型； (2)利用步骤(1)中获得的预处理模型，并采用“矢量距离相似性”作为可检测性评价指标，进行故障可检测性的量化评价； (3)判断可检测性故障的量化评价结果是否为O，若为O则判定故障不可被检测进入步骤(7);否则判定故障可检测，进入步骤(4)； (4)判断是否有其他可检测故障，若有则进入步骤(5)，否则判定该故障不可被隔离，进入步骤(7)； (5)利用步骤(1)中获得的预处理模型，并采用“矢量方向相似性”作为可隔离性评价指标，对步骤(3)中获得的可检测性故障与其他可检测故障进行可隔离性的量化评价； (6)判断可隔离性故障的量化评价结果是否为O，若为O则判定故障不可被隔离，进入步骤(7);否则判定故障可被隔离故障，进入步骤(7)； (7)结束。
2.根据权利要求1所述的一种考虑干扰影响的卫星敏感器故障可诊断性评价方法，其特征在于:所述步骤(1)中获得预处理模型为:
3.根据权利要求1所述的一种考虑干扰影响的卫星敏感器故障可诊断性评价方法，其特征在于:所述步骤(2)中基于“矢量距离相似性”的故障可检测性评价指标为:
4.根据权利要求1所述的一种考虑干扰影响的卫星敏感器故障可诊断性评价方法，其特征在于:所述步骤(5)中基于“矢量方向相似性”的故障可隔离性评价指标为:
【文档编号】G01C25/00GK103697915SQ201310719426
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】王大轶, 李文博, 刘成瑞, 刘文静 申请人:北京控制工程研究所