固体火箭发动机故障诊断的神经网络方法研究

固体火箭发动机地面试验系统的故障诊断过程复杂,故障征兆和故障原因之间存在着许多不确定因素,精确定位故障存在许多困难.传统的神经网络方法和模糊推理方法为解决这一类故障诊断问题提出了一些算法,然而难以提高不确定故障诊断的性能.针对这种情况,提出了一种基于模糊神经网络的故障诊断方法.该算法同时具备了模糊理论的处理不确定、不准确信息的推理能力和神经网络的自学习能力.将这种方法应用到某固体火箭发动机地面试验系统的故障诊断,仿真结果表明,该算法有效,较好地解决了固体火箭发动机地面试验系统的不确定故障诊断问题.     

基于免疫Agent的液体火箭发动机故障诊断

为解决液体火箭发动机系统非线性导致的故障诊断困难问题,将免疫Agent(IA)技术应用于液体火箭发动机的故障诊断研究.结合可变半径人工识别球(ARB)方法,在学习人类举一反三的机制,采用最大识别概率原则的基础上,构建了免疫Agent实体,并进行了仿真实验.实验结果表明:该方法训练时间短、正确率高、有较强的抗噪能力和自学习能力,可以应用于液体火箭发动机的状态监测与故障诊断.     

卫星姿态自主故障诊断和重构方法

卫星作为无人驾驶的自主航天器，在运行寿命期间原则上是不进行维修的。一旦卫星在轨道上出现故障，卫星应该能自主进行故障诊断和重构，卫星利用自身的硬件和软件的冗余而重新稳定。研究和探讨了卫星姿态自主故障诊断和重构的方法．对这个过程进行了分析．所研究的方法计算量小。适合在线估计。精度适中。     

数字孪生驱动的火箭控制系统故障诊断研究综述

在第四次工业革命中,智能制造成为各国工业发展的重点方向,数字孪生技术作为一项新兴技术,能够有效实现物理信息的融合;将其应用于火箭控制系统的故障诊断和健康管理,能够进一步提高故障诊断的事前准确性,提升火箭发射的可靠性;本文对数字孪生技术在航天领域的研究现状进行归纳整理;首先梳理了NASA的数字孪生目标,国内领域按照设计、生产、支持服务阶段对数字孪生应用进行分类;其次,按照故障树、专家系统、神经网络、数据驱动的方法阐述控制系统故障诊断的研究现状;在介绍数字孪生驱动的健康管理方法的基础上,提出数字孪生驱动的火箭控制系统的故障诊断方法;详细介绍其基本组成框架,分析关键技术及应用难点,并提出数字孪生健康管理平台的基本流程;该方法预期实现火箭控制系统的事前诊断和维修策略的制定     

火箭发动机地面试验低温推进剂流量测量系统

针对液体火箭发动机地面试验低温推进剂流量的测量要求,通过涡轮流量计获取瞬态流量数据,分节式电容液位计配套测量装置获得稳态流量数据,建立流量测量系统,可完成稳态质量流量和瞬态质量流量的计算,同时完成推进剂加注时液位测量和发动机试验时上下液位监视.介绍了流量测量系统的组成,论述了涡轮流量计和分节式电容液位计测量原理以及流量测量方法,并对测量数据进行处理和分析,最后针对低温推进剂流量测量的特点,提出了稳态质量流量测量的可改进方向.     

基于ARMA模型的液体火箭发动机实时故障诊断方法研究

针对重复使用的液体火箭发动机设计了实时故障诊断系统并通过硬件在回路仿真平台对此进行了仿真分析,为建立重复使用液体火箭发动机健康管理系统奠定了坚实基础。首先,建立了液氧甲烷发动机故障模型,通过此模型可以获得发动机的几种典型故障数据;其次,设计并构建了ARMA模型,针对该模型的一些参数设置进行了分析;最后,基于ARMA模型构建了实时故障诊断系统并进行了仿真分析,由仿真结果可见该算法成功的诊断出发动机的常见故障,并进行了报警,满足了发动机故障诊断系统的需要。     

VXI遥测地面测控和故障诊断系统研究

本文从硬件角度出发，就基于ＶＸＩ新型遥测地面测控及故障诊断系统地背景。设计准则，总体构成，系统实现，电气原理及着急技术进行较为详细的阐述，物品辊ＶＸＩ测控组合的电气原理，实现功能和网络通信链路是本文讨论的重点。     

氢氧火箭发动机试验低温氢气燃烧处理装置研究

针对大推力氢氧火箭发动机试验富氢起动、富氢关机时排出的低温氢气安全处理问题,本文采取数值模拟结合工程试验的方式,设计氢氧火箭发动机试验低温氢气燃烧处理装置。装置以常温氢气火炬主动燃烧的方式处理环境中积聚的低温氢气,并以氮气引流的方式隔绝氢气,阻止氢气、燃气扩散。此方案在多个型号的发动机整机试验及动力系统试验中得到了成功的应用,具有较高的可靠性。     

火箭发射测控中的目标跟踪系统

采用图像识别以及目标快速跟踪算法,实现对飞行中火箭的实时跟踪,使用高性能MSP430、CPLD芯片实现传统的只有通过多单片机才能实现云台在水平垂直方向的同时独立运动,消除了多单片机通信过程的时间消耗所造成的步进电机控制失效因素,解决了单片CPLD实现内部资源短缺的问题,并结合实际实现系统整体机械结构,提高了火箭目标跟踪的快速性、安全性和精确性。     

基于RESID方法的液体火箭发动机实时故障诊断算法设计及半实物仿真验证

针对氢氧发动机设计了实时故障诊断算法并通过半实物仿真平台对此进行了仿真分析,为建立液体火箭发动机健康管理系统奠定了坚实基础。首先,建立了氢氧发动机故障模型,通过此模型可以获得发动机的几种典型故障数据;其次,设计并构建了RESID模型,针对该模型的一些参数设置进行了分析;最后,基于RESID模型构建了实时故障诊断系统并进行了仿真分析,由仿真结果可见该算法成功的诊断出发动机的常见故障,并进行了报警,满足了发动机故障诊断系统的需要。     

A Comparative Study of Genetic Algorithm Parameters for the Inverse Problem-based Fault Diagnosis of Liquid Rocket Propulsion Systems

Fault diagnosis of liquid rocket propulsion systems (LRPSs) is a very important issue in space launch activities particularly when manned space missions are accompanied,since the safety and reliability can be significantly enhanced by exploiting an efficient fault diagnosis system.Currently,inverse problem-based diagnosis has attracted a great deal of research attention in fault diagnosis domain.This methodology provides a new strategy to model-based fault diagnosis for monitoring the health of propulsion systems. To solve the inverse problems arising from the fault diagnosis of LRPSs,GAs have been adopted in recent years as the first and effective choice of available numerical optimization tools.However,the GA has many control parameters to be chosen in advance and there still lack sound theoretical tools to analyze the effects of these parameters on diagnostic performance analytically.In this paper a comparative study of the influence of GA parameters on diagnostic results is conducted by performing a series of numerical experiments. The objective of this study is to investigate the contribution of individual algorithm parameter to final diagnostic result and provide reasonable estimates for choosing GA parameters in the inverse problem-based fault diagnosis of LRPSs.Some constructive remarks are made in conclusion and will be helpful for the implementation of GA to the fault diagnosis practice of LRPSs in the future.     

运行控制系统集中式容错控制方法

本文针对运行控制系统,建立了运行优化控制过程的双层结构模型.在此基础上,通过建立相应的自适应故障诊断算法,提出了保证在系统有故障和干扰时仍能渐近优化指标的集中式容错控制方法,利用李雅普诺夫稳定性理论分析了自适应故障诊断算法的构建.已证明:该方法通过调整已优化的设定值来保证在回路控制层出现故障时整个运行控制仍可收敛到其原有的优化控制效果.该方法属于非完备容错控制,仿真结果验证了所提方法的有效性.     

水轮机调速器的智能故障诊断与控制研究

针对水轮机调速器故障诊断和容错控制难题,提出了一套适合于非线性时变系统的智能容错控制策略。该策略采用多传感器数据融合算法和符号法定性故障诊断法,以实现测频故障和液压随动系统故障检测;并探讨了控制算法重构规律,实现传感器故障时的无扰切换和稳定运行。该策略已在单机15MW高水头冲击水轮发电机上应用,效果良好。     

含控制时滞系统的实时故障诊断和最优容错控制

研究含有控制时滞的线性系统的故障诊断方法和最优容错控制问题.给出了最优容错控制律的存在唯一性条件,提出了最优容错控制律的设计算法.通过构造增广的降维状态观测器,设计了在线诊断故障的故障诊断器并同时实现了系统状态的观测,解决了最优容错控制的物理不可实现问题.利用观测器的输出得到物理可实现的动态最优容错控制律.仿真实例验证了故障诊断方法和动态最优容错控制律的有效性.     

双电机同步驱动伺服系统故障诊断与容错控制

本文针对双电机同步驱动伺服系统中执行器失效会导致系统性能下降甚至失稳的情况,提出了一种基于自适应滑模的故障诊断和容错控制策略.该方法通过设计各电机转速的自适应滑模状态观测器,在线估计各执行器的失效因子:当单个执行器部分失效时,通过自适应的方法调整控制器增益;当单个执行器全部失效时,重构系统的控制律.对于系统中存在非匹配不确定项的情况,提出在期望虚拟信号中引入基于扩张状态观测器的补偿项抑制方案;利用Lyapunov理论证明了闭环系统在正常和故障状况下的稳定性以及观测器的收敛性;仿真结果表明,所设计的控制策略能保证系统稳定跟踪指令信号,在单个执行器失效的情况下系统跟踪性能基本不下降.     

基于Morlet小波的飞控系统故障诊断方法研究

对Morlet小波及其变换特性进行了分析,选择Morlet小波的实部为神经元的作用函数构造了一个小波神经网络,用此网络对某型飞机飞控系统中的作动器三种故障进行诊断,仿真结果表明该小波神经网络的泛化性及诊断能力均强于传统的BP神经网络。     

水下航行器执行机构的故障诊断与容错控制

为了解决水下航行器执行机构的故障,提出低依赖性和高普适性的故障诊断与容错控制算法.故障诊断由检测、隔离和辨识3个阶段组成.首先,定义比例式、偏差式和常量式3种故障类型,设计相应故障观测器,在满足指数收敛性的前提下检测出故障.其次,基于故障估计与其微分的指数收敛性,建立故障函数,以方差最小为条件隔离出实际故障;然后,联立控制输入方程和故障估计,辨识出故障执行机构.在故障诊断和反馈控制的基础上,通过修正期望控制输入,实现满足闭环稳定性的容错控制.经水下航行器回坞仿真实验验证,所提故障诊断和容错控制算法可行且有效.     

无线传感器网络故障诊断与容错控制研究进展

可靠性和可持续性是无线传感器网络(WSNs)研究的重要问题。从拓扑、能量、监测和安全等角度对WSNs故障诊断和容错控制方法进行详细的归纳和总结。对WSNs故障类型进行了划分,主要分为节点故障和网络故障,根据WSNs体系结构,介绍了节点自诊断、网络诊断和基站诊断3种故障诊断方法,阐述了相关的容错控制技术,包括冗余机制、多路由设计、动态拓扑控制、传输协议优化、数据融合和智能方法。对WSNs容错控制技术目前存在的问题与未来发展趋势进行了探讨。     

航空发动机容错控制系统设计

航空发动机是一个结构复杂、非线性强的多变量控制对象.控制系统的高可靠性是最重要的技术指标之一.而容错控制为提高系统的可靠性、可维护性和有效性开辟了一条新途径.文中介绍了基于航空发动机容错控制的基本原理和方法,研究了控制系统在反馈信号故障情况下的容错控制问题,该系统可以对失效的检测数据做出实时估计并反馈信号,从而达到对故障容错的目的.