航天器控制系统的自主诊断重构技术

自主诊断重构是确保航天器控制系统安全可靠自主运行的关键技术之一.本文针对航天器资源严重受限的客观情况,改变传统一味追求华丽算法与豪华配置的设计理念,从航天器的自身特性出发,深入挖掘诊断重构问题的本质,提出基于可诊断性与可重构性评价设计的研究思路.文章首先介绍了航天器自主诊断重构技术的发展现状,分析了当前技术的不足之处并探究了其深层原因;然后,提出了通过可诊断性与可重构性评价设计从根本上提高系统自主诊断重构能力的全新思路,梳理了其研究内容与研究概况;最后,对航天器控制系统自主诊断重构技术的发展趋势进行了展望.     

控制系统可诊断性的内涵与研究综述

作为表征控制系统故障诊断能力的属性, 故障可诊断性揭示了故障诊断深层次的内涵.将可诊断性分析纳入控制系统与诊断方案的设计环节, 可以从根本上提高系统对故障的诊断能力, 为研究故障诊断提供新的思路.本文分别从可诊断性的内涵、研究现状以及潜在发展趋势三个角度系统地对可诊断性进行分析.首先, 从定义、影响因素、与已有概念的关系以及应用四个方面剖析了控制系统可诊断性的内涵和研究意义.其次, 分别从可诊断性评价与设计两个方面对可诊断性的研究现状进行分析.最后, 通过对可诊断性已有成果进行总结归纳, 探讨了可诊断性研究存在的不足以及未来发展的趋势.     

复杂动态系统的实际非完全失效故障的可诊断性评估

针对缺乏有效的非完全失效故障（Loss of effect,LOE）可诊断性量化分析方法的现状,本文提出了一种基于距离相似度的系统非完全失效故障的实际可诊断性评价方法.通过将状态空间描述的动态系统转换为时间堆栈动态模型,使故障的可诊断性评估分析问题转化为多元分布的相似度问题.给出系统非完全失效故障可检测性与可隔离性的相关定义,并对故障的可诊断性进行量化.通过求取最小二乘解计算最小巴氏距离,增大了算法适用范围.最后,通过仿真实例验证评价方法的有效性,并通过所提出的可诊断性评估算法求取非完全失效故障的最大可诊断效能系数.     

基于卡尔曼滤波器组的多重故障诊断方法研究

针对缺乏有效的用于处理多重(两重及以上)加性故障隔离问题的诊断方法的现状,本文提出了一种新的基于卡尔曼滤波器组的控制系统多重故障的检测与隔离算法.通过构造多个结构不同的卡尔曼滤波器并设计相应的残差,使得每个残差仅对执行机构或传感器某个故障敏感而对其余故障不敏感,最终实现多重故障检测与隔离.除此之外,通过理论推导以及仿真分析,证明了所提出的故障检测与隔离算法的优越性.