专利名称：一种基于传递函数的卫星控制系统可诊断性确定方法
技术领域：
本发明涉及一种卫星控制系统可诊断性确定方法，尤其涉及一种基于传递函数的卫星控制系统可诊断性确定方法，属航空航天领域。
背景技术：
目前，为了提高卫星控制系统故障应对能力，国内外学者更多关注于故障诊断方法的研究，而忽略了其中一个基础问题一故障可诊断性分析，即针对当前的系统配置情
况，判断故障是否满足可诊断性要求，当其不满足时，无论故障诊断方法多先进也是无济于事。围绕卫星控制系统研究故障可诊断性确定方法，可以帮助设计人员了解某些单点故障或某些需要特别关注的故障是否具有可诊断性，同时可诊断性分析结果也是设计阶段测点优化配置需要考虑的重要因素，因此故障可诊断性确定是故障诊断和测点优化配置的重要前提。文献(此处给出一篇文献1.Steven X. Ding. Model-based Fault DiagnosisTechniques Design Schemes,Algorithms and Tools. Springer. 2008)中公开了基于传递函数的故障可诊断性分析方法，不足之处是所给出的方法只适用于开环系统，尚未考虑因控制器存在而带来的反馈影响，同时这个方法只是针对一般系统来研究，相对于卫星控制系统来说，此方法缺乏针对性。由于目前卫星控制系统已建立较为精确的数学模型，因此本发明提出一种基于传递函数的卫星控制系统故障可诊断性确定方法。对于本发明所给出的基于传递函数的卫星控制系统故障可诊断性确定方法，没有公开的具有完整实用意义的方法。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种基于传递函数的可诊断性确定方法，实现了对卫星控制系统故障模式的可检测性、可分离性判别，并对卫星控制系统的可诊断性进行度量。本发明的技术解决方案是一种基于传递函数的可诊断性确定方法，步骤如下(I)根据卫星的动力学方程、运动学方程、控制器模型和故障影响，建立卫星控制系统的故障模型；(2)根据步骤⑴的卫星控制系统故障模型，得到各故障到输出的传递函数；(3)根据步骤⑵中各故障到输出的传递函数，通过判断传递函数是否为0得到各种故障的可检测性条件，通过判断不同故障对应传递函数是否线性相关得到各种故障的可分离性条件，将卫星控制系统相关参数代入可检测性和可分离性条件获得卫星控制系统故障可诊断性分析结果；(4)利用可诊断性度量计算方法对步骤(3)得到的故障可诊断性分析结果进行计算，得到卫星控制系统故障模式的故障可检测度和可分离度以及系统故障可检测度和可分离度。
所述步骤(I)建立的卫星控制系统故障模型为
权利要求
1.一种基于传递函数的卫星控制系统可诊断性确定方法，其特征在于步骤如下 (1)根据卫星的动力学方程、运动学方程、控制器模型和故障影响，建立卫星控制系统的故障模型； (2)根据步骤(I)的卫星控制系统故障模型，得到各故障到输出的传递函数； (3)根据步骤(2)中各故障到输出的传递函数，通过判断传递函数是否为O得到各种故障的可检测性条件，通过判断不同故障对应传递函数是否线性相关得到各种故障的可分离性条件，将卫星控制系统相关参数代入可检测性和
2.根据权利要求I所述的一种基于传递函数的卫星控制系统可诊断性确定方法，其特征在于所述步骤(I)建立的卫星控制系统故障模型为
3.根据权利要求2所述的一种基于传递函数的卫星控制系统可诊断性确定方法，其特征在于所述步骤(2)获得各故障到输出传递函数的方法为 根据步骤(I)的卫星控制系统故障模型，得到的敏感器故障到输出的传递函数为
4.根据权利要求3所述的一种基于传递函数的卫星控制系统可诊断性确定方法，其特征在于所述各种故障对应的可检测性和可分离性分析条件为 敏感器故障fs,i的可检测性条件是
5.根据权利要求3所述的一种基于传递函数的卫星控制系统可诊断性确定方法，其特Jd,, =u /, ^UF分别为可检测与不可检测故障集合；1 ,- 系统故障可检测度FDR的计算方法为FDR =气~一X100% ; /=1 其中m= |UF| + |EF|为卫星控制系统故障模式的总数，Xi为根据故障i确定的加权系数，UF表示不可检测故障集合UF中的故障个数，EF表示可检测故障集合EF中的故障个数。
6.根据权利要求3所述的一种基于传递函数的卫星控制系统可诊断性确定方法，其特 'I ZiSEI征在于所述步骤(5)中故障模式的可分离度Yi的计算方法为r,= _L fi&F，F eUI’Ei和n为可分离与不可分离故障集合，|Fn|表示Fn中的故障个数； w 系统故障可分离度FIR的计算方法为FIR =气~一X100%，m为卫星控制 1=1 系统故障模式的总数，X,为根据故障i确定的加权系数。
全文摘要
本发明公开了一种基于传递函数的卫星控制系统可诊断性确定方法，步骤如下首先建立卫星控制系统的故障模型，得到各故障到输出的传递函数；根据各故障传递函数，通过判断故障到输出的传递函数是否为0得到各种故障的可检测性条件，通过判断不同故障对应传递函数是否线性相关得到各种故障的可分离性条件，从而获得卫星控制系统故障可诊断性分析结果；最后利用可诊断性度量计算方法计算得到卫星控制系统故障模式的故障可检测度和可分离度以及系统故障可检测度和可分离度。本发明实现了对卫星控制系统故障模式的可检测性、可分离性判别，并对卫星控制系统的可诊断性进行度量。
文档编号G05B23/02GK102736618SQ20121020890
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者何英姿, 刘文静, 王南华, 王大轶, 邢琰 申请人:北京控制工程研究所