專利名稱：衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬航空航天領(lǐng)域，涉及一種基于功能樹最小路集的衛(wèi)星可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)識別方法。
背景技術(shù)：
隨著科技發(fā)展，衛(wèi)星已在國防軍事、通信、氣象等各個領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。為了應(yīng)對衛(wèi)星在軌可能發(fā)生的各種故障，提高運(yùn)行質(zhì)量，必須確保在故障發(fā)生后，及時采取有效措施使故障影響降至最低，這是從系統(tǒng)層面克服產(chǎn)品固有可靠性不足，提高衛(wèi)星運(yùn)行可靠性和延長壽命的有效手段。由于衛(wèi)星無法在軌維修，一般只能采用重構(gòu)的方式恢復(fù)系統(tǒng)功能，因此要提高衛(wèi)星的故障處理能力，需要在設(shè)計(jì)階段引入可重構(gòu)性設(shè)計(jì)。在衛(wèi)星 可重構(gòu)性設(shè)計(jì)中，需要分析衛(wèi)星對故障的容忍能力，識別系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行硬件冗余或功能冗余設(shè)計(jì)，保證其一旦發(fā)生故障后能夠?qū)崿F(xiàn)切換或系統(tǒng)重構(gòu)。目前，在衛(wèi)星研制過程中，主要依靠可靠性計(jì)算、FMEA和設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)來確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。但上述方法不能從重構(gòu)角度對系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，無法指導(dǎo)衛(wèi)星的可重構(gòu)性設(shè)計(jì)。

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，提供一種基于功能樹最小路集分析的衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)識別方法，從而為衛(wèi)星控制系統(tǒng)的可重構(gòu)性設(shè)計(jì)提供依據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)識別方法，步驟如下(I)構(gòu)建衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能樹，功能樹的樹根為衛(wèi)星控制系統(tǒng)的總功能，總功能包括姿態(tài)控制、軌道控制、帆板控制三個功能，每個功能分為測量功能、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個子功能，子功能作為功能樹的樹干，實(shí)現(xiàn)子功能的部件作為功能樹的樹葉，功能樹的不同層次之間根據(jù)衛(wèi)星控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)方式采用與門或或門進(jìn)行連接；(2)根據(jù)功能樹不同層次間的與或關(guān)系，采用下行法或者上行法確定功能樹的路集族R，所述路集族中的元素為路集，路集中的所有部件都失效時，衛(wèi)星控制系統(tǒng)總功能喪失；(3)將步驟⑵中確定的路集族R進(jìn)行簡化吸收，得到功能樹的最小路集族Rmin;所述的簡化吸收為(3. I)選取路集族R中包含部件最少的路集rmin，并將rmin移入最小路集族Rmin,判斷其余路集中是否包含rmin中的所有部件，若包含所有部件，則從路集族R中剔除包含rmin所有部件的路集，若不包含，轉(zhuǎn)步驟(3.2)；(3.2)在路集族R中重新選取包含部件最少的路集rmin，從步驟(3. I)循環(huán)執(zhí)行，直至路集族R變?yōu)榭占?br> (4)確定衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障容忍度Ti,即Ti = Inindri I)-I !Ti G Rmin 且 i = 1，2, , | RminI其中，Ti表示該功能樹的第i個最小路集，Ti表示路集A中元素?cái)?shù)，RffliJ表示功能樹的最小路集族Rmin中包含的最小路集的個數(shù)，HiinOri |)表示取IriI中的最小值；(5)將最小的Ti對應(yīng)路集實(shí)現(xiàn)的功能作為衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)。所述步驟(2)中下行法確定功能樹的路集族R步驟如下從系統(tǒng)的總功能開始，順次將上層功能置換為下層子功能，遇到與門，將與門的輸入豎向串列寫出，遇到或門則將或門的輸入橫向?qū)懗觯钡饺块T都置換到最低層的部件為止，則功能樹的路集族R的路集為最終寫出的各分枝的部件集合。 所述步驟(2)中上行法確定功能樹的路集族R步驟如下(I)確定功能樹中最底層的每個子功能的路集，即如果子功能通過或門實(shí)現(xiàn)，則或門輸入端的所有部件的集合為子功能的路集；如果子功能通過與門實(shí)現(xiàn)，則與門輸入端的每個部件均為子功能的一個路集；(2)利用功能樹中上下層子功能之間的與門和或門關(guān)系確定上層子功能的路集；對于與門的情況，上層子功能的路集族為與門所有輸入端的子功能的路集組成的集合，即
R (上層子功能)=Cjr (下層子功能i)
/=1其中n為與門的輸入端個數(shù)。對于或門的情況，上層子功能的路集族為與門每個輸入端子功能的任一路集相并組成的路集集合，即
xhh...jn (上層子功能)=Or7.,(下層子功能i)
;=1
R (上層子功能)={r;,)2...AU = 1,2, ,,y2 = 1,2, ,y 2, ,7； = 1,2, ,}其中I"/,為下層子功能i的第j個路集，rZ,為與門輸入端子功能I的第J1個路集、
子功能2的第j2個路集.....子功能n的第jn個路集相并組成的上層子功能的路集。Ii1為
下層子功能I的路集個數(shù)，n2為下層子功能2的路集個數(shù)，nn為下層子功能n的路集個數(shù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(I)目前，在衛(wèi)星控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)分析方法包括FMEA、可靠性評估等，但這些方法主要是從可靠性角度進(jìn)行分析，很難直接應(yīng)用于可重構(gòu)性設(shè)計(jì)中對薄弱環(huán)節(jié)的分析。本發(fā)明通過將衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能逐層分解形成功能樹，利用功能樹的最小路集給出了系統(tǒng)重構(gòu)中薄弱環(huán)節(jié)的確定方法，并采用故障容忍度Ti實(shí)現(xiàn)了定量評價。在衛(wèi)星控制系統(tǒng)的可重構(gòu)性設(shè)計(jì)中，針對故障容忍度小的路集需要增加硬件冗余或解析冗余，對于故障容忍度大的路集，可以減少冗余備份，從而盡可能地減少系統(tǒng)重量和功耗。(2)衛(wèi)星控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能多，包含的部件多種多樣，因此衛(wèi)星控制系統(tǒng)的功能樹往往比較復(fù)雜。本發(fā)明針對衛(wèi)星控制系統(tǒng)的功能樹，提出了求解其路集的下行法和上行法。兩種方法各具特點(diǎn)下行法簡單易懂，適用于人工分析，可用于中小規(guī)模的功能樹；上行法利用集合理論，適用于計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)，可以用于分析大規(guī)模的功能樹。(3)本發(fā)明提出的功能樹易于構(gòu)建，故障容忍度指標(biāo)物理意義明確，整個計(jì)算過程容易通過計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)，適用于工程設(shè)計(jì)。


圖I為本發(fā)明方法流程圖；圖2為邏輯與門示意圖；
圖3為邏輯或門示意圖；圖4為本發(fā)明姿態(tài)控制功能樹示意圖；圖5為本發(fā)明姿態(tài)測量功能樹示意圖；圖6為本發(fā)明姿態(tài)測量功能樹路集分析示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)例對本發(fā)明做詳細(xì)介紹，本發(fā)明衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)識別方法，如圖I所示，步驟如下(I)從衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能角度建立衛(wèi)星控制系統(tǒng)的功能樹；(2)針對步驟(I)建立的功能樹，采用下行法或者上行法確定功能樹的路集族R ; (3)將步驟(2)中確定的路集族R進(jìn)行簡化吸收，得到功能樹的最小路集族Rmin;⑷根據(jù)步驟⑶得到的最小路集族，確定衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障容忍度，進(jìn)而分析系統(tǒng)重構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。一、步驟(I)的實(shí)現(xiàn)構(gòu)建衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能樹，功能樹的樹根為衛(wèi)星控制系統(tǒng)的總功能，總功能包括姿態(tài)控制、軌道控制、帆板控制三個功能，每個功能分為測量功能、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個子功能，每個子功能可根據(jù)不同實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)一步劃分為下層子功能，子功能作為功能樹的樹干，實(shí)現(xiàn)子功能的部件作為功能樹的樹葉，功能樹的不同層次之間根據(jù)衛(wèi)星控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)方式采用與門或或門進(jìn)行連接；衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能樹的具體構(gòu)建步驟如下①針對待分析的問題，選擇功能樹的總功能(樹根)。在對衛(wèi)星控制系統(tǒng)的所有功能進(jìn)行分析時，功能樹的樹根為系統(tǒng)總功能，包括姿態(tài)控制、軌道控制、帆板控制三個功能。在對衛(wèi)星控制系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行分析時，功能樹的樹根為待分析的功能，例如，若分析控制系統(tǒng)的姿態(tài)控制功能的重構(gòu)能力，則以姿態(tài)控制功能作為總功能。②對總功能逐層分解，確定功能樹的樹干(子功能)。衛(wèi)星控制系統(tǒng)的總功能包括姿態(tài)控制、軌道控制、帆板控制三個功能，每個功能分為測量功能、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個子功能，每個子功能可根據(jù)不同實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)一步劃分為下層子功能，子功能作為功能樹的樹干。③根據(jù)可重構(gòu)性分析的最低層次，確定功能樹的樹葉(部件或功能模塊)。如果最低研究層次為部件，則步驟②的最底層子功能劃分到部件功能級別，根據(jù)最底層子功能分析實(shí)現(xiàn)子功能所需的部件，將其作為功能樹的樹葉。如果最低研究層次為功能模塊，則步驟②的最底層子功能劃分到模塊功能級別，根據(jù)最底層子功能分析實(shí)現(xiàn)子功能所需的模塊，將其作為功能樹的樹葉。
不同層次的功能樹之間通過與門或或門進(jìn)行連接①邏輯與門，如圖2所示。設(shè)子功能為Xi,上一層功能為Y，則所有子功能Xi實(shí)現(xiàn)時，功能Y才實(shí)現(xiàn)，數(shù)學(xué)表達(dá)式為Y = X1 n x2 n …n xn (I)②邏輯或門，如同3所示。設(shè)子功能為Xi,上一層功能為Y，則任一子功能Xi實(shí)現(xiàn)時，功能Y就能夠?qū)崿F(xiàn)，數(shù)學(xué)表達(dá)式為
Y = X1 U x2 U …U Xn (2)功能樹中的事件符號包括兩類①矩形符號“□”表示功能樹的總功能、子功能和部件(或功能模塊)，在矩形框內(nèi)標(biāo)以功能的意義。②三角形符號“A”表示功能的轉(zhuǎn)移。在功能樹構(gòu)建中經(jīng)常遇到功能完全相同或者同一個功能在不同位置出現(xiàn)，為了減少重復(fù)工作并簡化樹的內(nèi)容，用該符號進(jìn)行轉(zhuǎn)移。在三角形內(nèi)加上標(biāo)號以示從某處轉(zhuǎn)入某處。二、步驟(2)的實(shí)現(xiàn)根據(jù)功能樹不同層次間的與或關(guān)系，采用下行法或者上行法確定功能樹的路集族R，所述路集族中的元素為路集，路集中的所有部件都失效時，衛(wèi)星控制系統(tǒng)總功能喪失；上述下行法確定功能樹的路集族R步驟如下從系統(tǒng)的總功能開始，順次將上層功能置換為下層子功能，遇到與門，將與門的輸入豎向串列寫出，遇到或門則將或門的輸入橫向?qū)懗?，直到全部門都置換到最低層的部件為止，則功能樹的路集族R的路集為最終寫出的各分枝的部件集合。上述上行法確定功能樹的路集族R步驟如下①確定功能樹中最底層的每個子功能的路集，S卩如果子功能通過或門實(shí)現(xiàn)，則或門輸入端的所有部件的集合為子功能的路集；如果子功能通過與門實(shí)現(xiàn)，則與門輸入端的每個部件均為子功能的一個路集。②利用功能樹中上下層子功能之間的與門和或門關(guān)系確定上層子功能的路集。對于與門的情況，上層子功能的路集族為與門所有輸入端的子功能的路集組成的集合，即
R (上層子功能)=Cjr (下層子功能丨)(3)其中n為與門的輸入端個數(shù)。對于或門的情況，上層子功能的路集族為與門每個輸入端子功能的任一路集相并組成的路集集合，即
r.j2...Jn (上層子功能)=Oh (下層子功能丨)
R (上層子功能)^{^...^^^,…，人』=^，…,々，…^=^，…，々^ (4)其中「;,為下層子功能i的第j個路集，Li為與門輸入端子功能I的第J1個路集、子功能2的第j2個路集.....子功能n的第jn個路集相并組成的上層子功能的路集。Ii1為下層子功能I的路集個數(shù)，n2為下層子功能2的路集個數(shù)，nn為下層子功能n的路集個數(shù)。三、步驟(3)的實(shí)現(xiàn)將步驟⑵中確定的路集族R進(jìn)行簡化吸收，得到功能樹的最小路集族Rmin ;所述的簡化吸收為①選取路集族R中包含部件最少的路集1~ _，并將rmin移入最小路集族Rmin，判斷其余路集中是否包含rmin中的所有部件，若包含所有部件，則從路集族R中剔除包含rmin所有部件的路集，若不包含，轉(zhuǎn)步驟②；②在路集族R中重新選取包含部件最少的路集rmin，從步驟(3. I)循環(huán)執(zhí)行，直至路集族R變?yōu)榭占?；四、其它步驟的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的故障容忍度是指保證系統(tǒng)功能有效的前提下允許系統(tǒng)內(nèi)任意部件(或功能模塊)失效的最大個數(shù)。由于功能樹的最小路集給出了導(dǎo)致系統(tǒng)功能喪失的各種部件組合，因此，可通過最小路集分析系統(tǒng)的故障容忍度。根據(jù)故障容忍度的含義，確定衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障容忍度Ti,即Ti = Inindri I)-I !Ti G Rmin 且 i = 1，2, , | RminI (5)其中，Ti表示該功能樹的第i個最小路集，Ti表示路集巧中元素個數(shù)，RffliJ表示功能樹的最小路集族Rmin中包含的最小路集的個數(shù)，HiinOri I)表示取IriI中的最小值；將最小的Ti對應(yīng)路集實(shí)現(xiàn)的功能作為衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)。由式(5)可知，系統(tǒng)的故障容忍度由Hiin(IriI)所決定，因此，系統(tǒng)重構(gòu)的最薄弱環(huán)節(jié)為Hiin(IriI)所對應(yīng)部件(或功能模塊)及其組合。在進(jìn)行系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)和可重構(gòu)性設(shè)計(jì)時，需增加mindrj)的重構(gòu)(或冗余)能力，從而提高系統(tǒng)的可靠性和可重構(gòu)性。確定衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能樹最小路集的故障各忍度后，從兩個方面指導(dǎo)衛(wèi)星控制系統(tǒng)的可重構(gòu)性設(shè)計(jì)(I)如果存在故障容忍度為0的路集，則說明該路集中包含的部件為系統(tǒng)的單點(diǎn)，該部件失效則系統(tǒng)失效，對于這種情況需盡可能的對部件進(jìn)行硬件冗余或解析冗余設(shè)計(jì)，如果無法進(jìn)行硬件冗余或解析冗余設(shè)計(jì)，則必須將該部件作為關(guān)鍵部件，在設(shè)計(jì)生成過程中進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量管理。(2)針對故障容忍度較低的最小路集，需要針對路集所含部件的功能進(jìn)行硬件冗余或解析冗余設(shè)計(jì)；對于故障容忍度較高的最小路集，可以減少路集所含部件的冗余備份，從而盡可能地減少系統(tǒng)重量和功耗。
實(shí)施例以典型高軌衛(wèi)星在軌采用噴氣控制時的姿態(tài)控制功能為例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。在工程實(shí)際中，衛(wèi)星控制系統(tǒng)組成多種多樣，因此功能樹也比較復(fù)雜，為了說明具體實(shí)施方式
簡單，此處對衛(wèi)星控制系統(tǒng)的組成進(jìn)行了簡化，組成如下①2路地球敏感器(ES主和ES備)正常情況下一個ES工作，另一個冷備份，如果需要也可兩個ES同時工作。②4路太陽敏感器(SS):包括俯仰SS主、滾動SS主、俯仰SS備、滾動SS備。俯仰SS主和俯仰SS備互為主備份，滾動SS主和滾動SS備互為主備份。③推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)包括多個ION推理器，為了說明方便，此處未展開分析各個推理器的功能，而是把推進(jìn)系統(tǒng)作為一個整體進(jìn)行處理。④姿態(tài)與軌道控制計(jì)算機(jī)(AOCC):采用兩個計(jì)算機(jī)(0BC-A，0BC-B)冷備份的方式進(jìn)行控制?；谏鲜鼋M成，衛(wèi)星主要功能為姿態(tài)控制，因此所建功能樹的樹根為“姿態(tài)控制功能”。(I)步驟一構(gòu)建衛(wèi)星控制系統(tǒng)功日&樹；基于上述組成，衛(wèi)星總功能為姿態(tài)控制，確定功能樹的樹根為“姿態(tài)控制功能”，總功能可分為3個子功能(樹干)，分別為“姿態(tài)測量功能”、“ ION發(fā)動機(jī)執(zhí)行功能”和“控制器功能”。其中，“姿態(tài)測量功能”可通過以下兩種方式實(shí)現(xiàn)
①地球敏感器測量滾動、俯仰角，偏航角由偏航觀測器估計(jì)；②地球敏感器測量滾動、俯仰角,偏航角由太陽敏感器測量；因此，進(jìn)一步將“姿態(tài)測量功能”細(xì)分為“地敏+觀測器方式測量”和“地敏+太敏方式測量”，依此類推，可得到可重構(gòu)性分析的最低層次(樹葉)“ES主”、“俯仰SS主”、“滾動SS主”、“俯仰SS備”、“滾動SS備”?！翱刂破鞴δ堋笨赏ㄟ^以下兩種方式實(shí)現(xiàn)①A 機(jī)(OBC-A)控制；②B 機(jī)(OBC-B)控制；因此，“控制器功能”與“0BC-A”和“0BC-B”通過或門連接。對于“ ION發(fā)動機(jī)執(zhí)行”功能，為了分析簡單，將推進(jìn)系統(tǒng)作為一個整體進(jìn)行處理，未對其進(jìn)一步分解。依據(jù)步驟(I)的建樹步驟和符號，可建立姿態(tài)控制功能的功能樹如圖4、5所示(2)針對步驟(I)建立的功能樹，采用下行法或者上行法確定功能樹的路集族R。首先利用下行法對圖5給出的姿態(tài)測量功能樹進(jìn)行分析，由總功能“姿態(tài)測量” T遇到或門，置換為M1M2 ；M1置換為“ES主，ES備”，M2置換為M3和M4，以此類推，由圖5得到圖6。得到該功能樹的路集為R(姿態(tài)測量T) = {{ES主，ESl } ; {ES主，ES備，滾動SS主，滾動SS備}；{ES主，ES備，俯仰SS主，俯仰SS備}} (6)同理，針對圖4中的“10N發(fā)動機(jī)執(zhí)行功能”和“控制器功能”，可得各子功能的路集為R(10N發(fā)動機(jī)執(zhí)行A) = {{10N發(fā)動機(jī)執(zhí)行A}} (7)R (控制器 C) = {{OBC-A，0BC-B}} (8)由于“姿態(tài)測量功能”、“ ION發(fā)動機(jī)執(zhí)行能”和“控制器功能”三個子功能相與，因此根據(jù)式(4)，可得姿態(tài)控制功能的路集為R(姿態(tài)控制)=R(姿態(tài)測量T) U R(10N發(fā)動機(jī)執(zhí)行A) U R(控制器C)(9)即R(姿態(tài)控制)={{ES主，ES|} ; {ES主，ES備，滾動SS主，滾動SS|} ;{ES主，ES備，俯仰SS主，俯仰SS備} ; {10N發(fā)動機(jī)執(zhí)行A} ； {OBC-A, 0BC-B}} (10)(3)針對步驟(2)建立的功能樹，采用下行法或者上行法確定功能樹的路集族Rmin°根據(jù)對路集族R進(jìn)行簡化吸收的步驟對R (姿態(tài)控制)進(jìn)行處理，可得最小路集族Rmin 為Rmin(姿態(tài)測量 T) = {{ES 主，ES 備} ; {10N 發(fā)動機(jī)執(zhí)行 A} ； {OBC-A，0BC-B}}(11)(4)步驟四根據(jù)步驟(3)得到的最小路集族，確定衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障容忍度，進(jìn)而分析系統(tǒng)重構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。圖4給出的功能樹的最小路集如式(11)所示。由式(11)可知，r2 = {10N發(fā)動機(jī) 執(zhí)行A}包含的元素最少為IjPmin(IriI) = I。由式(5)可知，圖4所示系統(tǒng)功能的故障冗余度為T = Hiin(IriI)-I = 1-1 = 0 (12)因此，當(dāng)把ION發(fā)動機(jī)看成一個功能單元的時候，系統(tǒng)重構(gòu)的最薄弱環(huán)節(jié)為ION發(fā)動機(jī)的執(zhí)行功能。由上述具體實(shí)施方式
可以看出，本發(fā)明通過將系統(tǒng)功能逐層分解形成功能樹，利用功能樹的最小路集給出了系統(tǒng)重構(gòu)中薄弱環(huán)節(jié)的確定方法，從而解決了目前在衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性設(shè)計(jì)時無法對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析的問題，為提高系統(tǒng)重構(gòu)能力提供了合理資源配置分析方法，從而指導(dǎo)衛(wèi)星控制系統(tǒng)的可重構(gòu)性設(shè)計(jì)。本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
權(quán)利要求
1.衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)識別方法，其特征在于步驟如下 (1)構(gòu)建衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能樹，功能樹的樹根為衛(wèi)星控制系統(tǒng)的總功能，總功能包括姿態(tài)控制、軌道控制、帆板控制三個功能，每個功能分為測量功能、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個子功能，子功能作為功能樹的樹干，實(shí)現(xiàn)子功能的部件作為功能樹的樹葉，功能樹的不同層次之間根據(jù)衛(wèi)星控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)方式采用與門或或門進(jìn)行連接； (2)根據(jù)功能樹不同層次間的與或關(guān)系，采用下行法或者上行法確定功能樹的路集族R，所述路集族中的元素為路集，路集中的所有部件都失效時，衛(wèi)星控制系統(tǒng)總功能喪失； (3)將步驟⑵中確定的路集族R進(jìn)行簡化吸收，得到功能樹的最小路集族Rmin;所述的簡化吸收為 (3. I)選取路集族R中包含部件最少的路集rmin，并將rmin移入最小路集族Rmin,判斷其余路集中是否包含rmin中的所有部件，若包含所有部件，則從路集族R中剔除包含rmin所有部件的路集，若不包含，轉(zhuǎn)步驟(3.2)； (3. 2)在路集族R中重新選取包含部件最少的路集rmin，從步驟(3. I)循環(huán)執(zhí)行，直至路集族R變?yōu)榭占? (4)確定衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障容忍度Ti,SPTi = Hiin(IriI)-I 巧 G Rniin 且 i = 1，2， ，Rmin 其中，^表示該功能樹的第i個最小路集，IriI表示路集巧中元素個數(shù)，Rmin表示功能樹的最小路集族Rmin中包含的最小路集的個數(shù)，min (I & I)表示取IriI中的最小值； (5)將最小的Ti對應(yīng)路集實(shí)現(xiàn)的功能作為衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的衛(wèi)星控制系統(tǒng)部件的重要度確定方法，其特征在于所述步驟(2)中下行法確定功能樹的路集族R步驟如下 從系統(tǒng)的總功能開始，順次將上層功能置換為下層子功能，遇到與門，將與門的輸入豎向串列寫出，遇到或門則將或門的輸入橫向?qū)懗?，直到全部門都置換到最低層的部件為止，則功能樹的路集族R的路集為最終寫出的各分枝的部件集合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的衛(wèi)星控制系統(tǒng)部件的重要度確定方法，其特征在于所述步驟(2)中上行法確定功能樹的路集族R步驟如下 (1)確定功能樹中最底層的每個子功能的路集，即如果子功能通過或門實(shí)現(xiàn)，則或門輸入端的所有部件的集合為子功能的路集；如果子功能通過與門實(shí)現(xiàn)，則與門輸入端的每個部件均為子功能的一個路集； (2)利用功能樹中上下層子功能之間的與門和或門關(guān)系確定上層子功能的路集； 對于與門的情況，上層子功能的路集族為與門所有輸入端的子功能的路集組成的集合，即 R (上層子功能)=ClR (下層子功能i) 其中n為與門的輸入端個數(shù)； 對于或門的情況，上層子功能的路集族為與門每個輸入端子功能的任一路集相并組成的路集集合，即Tjjr...(上層子功能)=Ory.,(下層子功能i)" /=1R (上層子功能)=1,2,…，人，人=1,2，…,) 2，…，y =1,2,…，人^其中rZ,為下層子功能i的第j個路集，1為與門輸入端子功能I的第J1個路集、子功 能2的第j2個路集.....子功能n的第jn個路集相并組成的上層子功能的路集。II1為下層子功能I的路集個數(shù)，n2為下層子功能2的路集個數(shù)，nn為下層子功能n的路集個數(shù)。
全文摘要
衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)識別方法，(1)構(gòu)建衛(wèi)星控制系統(tǒng)功能樹，功能樹的不同層次之間根據(jù)衛(wèi)星控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)方式采用與門或或門進(jìn)行連接；(2)根據(jù)功能樹不同層次間的與或關(guān)系，采用下行法或者上行法確定功能樹的路集族R，所述路集族中的元素為路集，路集中的所有部件都失效時，衛(wèi)星控制系統(tǒng)總功能喪失；(3)將步驟(2)中確定的路集族R進(jìn)行簡化吸收，得到功能樹的最小路集族Rmin；(4)確定衛(wèi)星控制系統(tǒng)的故障容忍度Ti；(5)將最小的Ti對應(yīng)路集實(shí)現(xiàn)的功能作為衛(wèi)星控制系統(tǒng)可重構(gòu)性薄弱環(huán)節(jié)。
文檔編號G05D1/08GK102749924SQ20121021418
公開日2012年10月24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, 劉成瑞, 王南華, 王大軼 申請人:北京控制工程研究所