复杂系统故障检测和诊断研究

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1、DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterTheResearchofFaultDetectionandDiagnosisonComplexSystemsCandidate：ChenZhizuoStudentID:1100349050Supervisor：Prof.LiuXingzhaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringInformationandCommunicationSpeciality：En

2、gineeringSchoolofElectronicInformationandAffiliation：ElectricalEnigneeringDateofDefence：January,2013Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity万方数据-63-万方数据-64-万方数据复杂系统的故障检测和诊断方法研究复杂系统的故障检测和诊断方法研究摘要随着科学技术的发展，复杂系统的自动化水平和复杂程度的不断提高，复杂系统产生故障的可能性增大，且一旦出现故障，就会产生链式反应，导致

3、整个系统损坏，不仅造成巨大的经济损失，而且严重地危及到人身安全。因此对复杂系统进行故障检测和诊断研究实用且必要。航天器作为一类特殊的复杂系统，其造价高昂、生产周期长、难以量产、工作环境恶劣、故障检测和诊断任务要求高。航天器的故障诊断，经历了上世纪六十年代简单的状态监测、七十年代基于解析数学模型的方法以及八十年代至今基于知识的故障诊断技术的三个阶段，发展出了包括基于信号处理的故障诊断方法、基于模型的故障诊断方法和基于人工智能的故障诊断方法在内的影响广泛的各类故障诊断方法。由美国宇航局NASA开发的Livingstone软件系统，使用一组多层次的定

4、性逻辑模型来描述系统的行为，通过比较模型预测数据和传感器实测数据来检测和诊断系统故障。本文通过对Livingstone工作、建模原理的详细阐述，并利用Livingstone对航天器推进系统模型做仿真实验，给出可能的故障原因及可能性大小，说明Livingstone是一有效而可靠的故障检测和诊断工具，能够快速、准确地找到并诊断出航天器系统故障所在。卫星地面站遥测数据实时处理软件由我实验室开发，应用了多进程多线程的技术，能够以高效率同时对多颗卫星的遥测数据进行数据处理、存储和回放。由于数据库后台MySQL本身的限制，在运行时间长久以后导致响应速度极其

5、缓慢。将数据库后台从MySQL移植为I万方数据复杂系统的故障检测和诊断方法研究ORACLE数据库，极大提升了响应速度，达到了加入故障诊断模块、实现实时诊断的基本要求。在回放终端加入故障诊断模块，通过遥测数据本身、测试脚本以及卫星系统Livingstone模型，可以在不改变现行软件架构的基础上实现卫星状况监测和故障诊断的自动化。关键词：航天器，故障诊断，Livingstone，ORACLEII万方数据复杂系统的故障检测和诊断方法研究TheResearchofFaultDetectionandDiagnosisonComplexSystemsABS

6、TRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,andtheraisinglevelofautomationandcomplexityofcomplexsystems,thepossibilityoffailureoncomplexsystemsisincreasing,andonceafaultoncomplexsystemsoccurs,itwillproduceachainreaction,resultingindamagetotheentiresystem,notonlycausedhugee

7、conomiclost,butalsoseriouslyjeopardizethepersonalsafety.Thusitispracticalandnecessarytodofaultdetectionanddiagnosticstudiesoncomplexsystems.Asaspecialclassofcomplexsystems,spacecraftshavehighcost,longproductioncycle,difficultyformassproduction,poorworkingenvironment,andhighr

8、equirementforfaultdetectionanddiagnosistasks.Faultdiagnosisforthespacecraft