專利名稱：一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪故障可診斷性確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)量輪故障可診斷性確定方法，尤其涉及一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪故障可診斷性確定方法，屬航空航天故障診斷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
動(dòng)量輪作為航天器的慣性執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不僅能夠精確、連續(xù)地輸出力矩，而且不消耗燃料，不污染光學(xué)設(shè)備和飛行環(huán)境，不易激發(fā)星上柔性附件的振動(dòng)，因此它是長壽命衛(wèi)星的 首選部件。同時(shí)，提高動(dòng)量輪的故障應(yīng)對(duì)能力也是保證航天器安全、可靠運(yùn)行的重要因素。目前，工作人員針對(duì)動(dòng)量輪設(shè)置了一些測點(diǎn)，用于監(jiān)測動(dòng)量輪的健康狀態(tài)，但這些測點(diǎn)是否已涵蓋考慮的所有故障模式，以及是否有必要對(duì)這些測點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化或添加新測點(diǎn)來達(dá)到一定的可診斷性要求，都是工作人員在設(shè)計(jì)階段需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，但目前沒有一種成熟的理論和方法指導(dǎo)工作人員進(jìn)行分析，同時(shí)由于動(dòng)量輪已經(jīng)建立較為精確的定量模型，因此本發(fā)明基于采用狀態(tài)空間表達(dá)式描述的動(dòng)量輪模型，提出一種基于傳遞函數(shù)的故障可診斷性分析方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)功能模塊故障的可檢測性、可分離性判別，并得到動(dòng)量輪的可診斷性度量指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪可診斷性確定方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)量輪故障模式的可檢測性、可分離性判別，并對(duì)動(dòng)量輪的可診斷性進(jìn)行度量。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪可診斷性確定方法，步驟如下(I)在動(dòng)量輪模型的基礎(chǔ)上，添加各功能模塊的故障影響，建立動(dòng)量輪的故障模型；(2)根據(jù)步驟⑴的動(dòng)量輪故障模型，得到各故障到輸出的傳遞函數(shù)；(3)根據(jù)步驟(2)的傳遞函數(shù)，通過判斷故障到輸出的傳遞函數(shù)是否為O得到各種故障的可檢測性條件，通過判斷不同故障對(duì)應(yīng)傳遞函數(shù)是否線性相關(guān)得到各種故障的可分離性條件，將動(dòng)量輪相關(guān)參數(shù)代入可檢測性和可分離性條件獲得動(dòng)量輪故障可診斷性分析結(jié)果;(4)利用可診斷性度量計(jì)算方法對(duì)步驟(3)得到的故障可診斷性分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，得到動(dòng)量輪故障模式的故障可檢測度和可分離度以及部件的故障可檢測度和可分離度。所述步驟(I)建立的動(dòng)量輪故障模型為首先在不考慮電流控制器的情況下，基于動(dòng)量輪模型添加各功能模塊故障影響，包括軸承組件故障Fb，電機(jī)組件故障Fm，驅(qū)動(dòng)電路故障Fd和遙測接口電路故障Ft，假定獲得的遙測數(shù)據(jù)只有動(dòng)量輪的轉(zhuǎn)速和電流，則除電流控制器外的動(dòng)量輪故障模型為
權(quán)利要求
1.一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于步驟如下 (1)在動(dòng)量輪模型的基礎(chǔ)上，添加各功能模塊的故障影響，建立動(dòng)量輪的故障模型； (2)根據(jù)步驟(I)的動(dòng)量輪故障模型，得到各故障到輸出的傳遞函數(shù)； (3)根據(jù)步驟⑵的傳遞函數(shù)，通過判斷故障到輸出的傳遞函數(shù)是否為O得到各種故障的可檢測性條件，通過判斷不同故障對(duì)應(yīng)傳遞函數(shù)是否線性相關(guān)得到各種故障的可分離性條件，將動(dòng)量輪相關(guān)參數(shù)代入可檢測性和可分離性條件獲得動(dòng)量輪故障可診斷性分析結(jié)果; (4)利用可診斷性度量計(jì)算方法對(duì)步驟(3)得到的故障可診斷性分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，得到動(dòng)量輪故障模式的故障可檢測度和可分離度以及部件的故障可檢測度和可分離度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(I)建立的動(dòng)量輪故障模型為 首先在不考慮電流控制器的情況下，基于動(dòng)量輪模型添加各功能模塊故障影響，包括軸承組件故障Fb，電機(jī)組件故障Fm，驅(qū)動(dòng)電路故障Fd和遙測接口電路故障Fi,假定獲得的遙測數(shù)據(jù)只有動(dòng)量輪的轉(zhuǎn)速和電流，則除電流控制器外的動(dòng)量輪故障模型為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(2)獲得各故障到輸出的傳遞函數(shù)的方法為 根據(jù)動(dòng)量輪故障模型得到故障fy.到輸出的傳遞函數(shù)為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于所述各種故障對(duì)應(yīng)的可檢測性和可分離性條件為 故障的可檢測性條件是 #0表示傳遞函數(shù)矩陣7中至少有一個(gè)元素不等于0， >j =0表示傳遞函數(shù)矩陣7L, 中所有元素都等于0 ; 故障fs,i的可檢測性條件是
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(5)中動(dòng)量輪故障模式的可檢測度fd,i的計(jì)算方法為
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪故障可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(5)中動(dòng)量輪故障模式的故障可分離度Yi的計(jì)算方法為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于傳遞函數(shù)的動(dòng)量輪故障可診斷性確定方法，步驟包括(1)在動(dòng)量輪模型的基礎(chǔ)上，添加各功能模塊的故障影響，建立動(dòng)量輪的故障模型；(2)根據(jù)動(dòng)量輪故障模型，得到各故障到輸出的傳遞函數(shù)；(3)根據(jù)傳遞函數(shù)，通過判斷故障到輸出的傳遞函數(shù)是否為0得到各種故障的可檢測性條件，通過判斷不同故障對(duì)應(yīng)傳遞函數(shù)是否線性相關(guān)得到各種故障的可分離性條件，將動(dòng)量輪相關(guān)參數(shù)代入可檢測性和可分離性條件獲得動(dòng)量輪故障可診斷性分析結(jié)果；(4)利用可診斷性度量計(jì)算方法對(duì)故障可診斷性分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，得到動(dòng)量輪故障模式的可檢測度和可分離度以及部件的故障可檢測度和可分離度。
文檔編號(hào)B64F5/00GK102730198SQ20121020897
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者何英姿, 劉文靜, 王南華, 郭建新 申請人:北京控制工程研究所