一种双捷联冗余控制系统陀螺故障诊断方法

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1、学术论文一种双捷联冗余控制系统陀螺故障诊断方法FaultDiagnosisMethodforGyroinDouble-RedundantStrapdownControlSystem西北工业大学航天学院王晨李新国【摘要】针对6个双自由度陀螺构成的运载火箭统平行安装做热贮备。双捷联控制系统，综合硬件冗余和解析冗余的优点，设每个角速度分量同时被4个陀螺敏感轴测得，即每计了一种先进的陀螺故障诊断方法；利用神经网络观测个测量方向上都有4个冗余信息，利用这些冗余信息可器技术，解决了硬件冗余无法解决的故障诊断问题，克以

2、大大地提高火箭控制系统的可靠性。工程上广泛应服了传统解析冗余的局限性；运用故障阈值的自适应调用硬件冗余信息进行故障诊断，阈值使用一个固定的常节，提高了故障诊断的鲁棒性，实现了故障陀螺的数据值。这种方法一般用冗余的信息相互比较，差值大于阈恢复。值就认为发生了故障，它对于一度、二度陀螺故障可以关键词：故障诊断神经网络自适应阈值观实现准确的定位，但只能进行部分三度陀螺故障的定测器运载火箭位。固定的阈值很难检测小幅值故障，而且对缓变故障【ABSTRACT】Consideringrocketdouble-redun

3、—的敏感度有限。dantstrapdowncontrolsystemconsistingofsixtwo—本文综合硬件冗余检测速度快而可靠、解析冗余软dimension—of-freedomsgyros，advantagesofintegrated件实现方便等优点，将奇偶向量直接比较测量值法与基hardwareredundancyandanalyticalredundancy，anad—于解析冗余的神经网络观测器法相结合，首先用奇偶向vancedmethodforgyrofaultdiagnosisisd

4、esigned；by量直接比较测量值法对一个角速度分量方向上的4个usingneuralnetworkobserver,notonlytheproblemwhich冗余信号进行故障诊断、只有2个测量信号时应用基于thefaultdiagnosismethodbasedonhardwareredundancy解析冗余的神经网络观测器法，使用自适应阈值，以提couldnotsolveisabletobesolved，butalsotheweakness高系统的鲁棒性和敏感性。2种方法的结合，使得故障oftra

5、ditionalanalyticalredundancymethodcouldbeover-诊断既有传统方法简单可靠的优点，又有新方法灵活方come；bygyros’adaptivethresholds，therobustnessoffault便的优点。diagnosisisimproved；anditachievestherecoveryofafaultgyros’data．Keywords：FaultdiagnosisNeuralnetworkAdaptivethresholdsObserverLau

6、nchvehicle捷联式惯导系统与平台式惯导系统相比，具有体积小、质量轻、成本低、维护使用方便和便于使用冗余技术等显著的优点】。其中，双捷联冗余系统以其结构简单、成本较低、体积重量增加较其他冗余方式小的特点受到广泛关注f2】。采用冗余技术的双捷联系统可以大幅度地提高运载火箭控制系统的可靠性，越来越受到当今航天工作者的青睐，发展出各种形式的双捷联冗余系统，并且已经得到实际应用，如法国制造的阿里安v号运载G火箭采用的即是双捷联控制方案】。如图1所示，本文中双捷联系统的例子是由6个双自由度陀螺GXA、GXB、

7、GYA、GYB、GZA、GZB组成的图1双捷联系统结构部件级冗余系统，每个陀螺有2个敏感轴，共12个敏感Fig．1Frameofdouble-redundantstrapdownsystem轴，单套系统由3个双自由度陀螺正交安装，另一套系88航空制造技术·2010年第10期学术论文fx(k)=f((足一1)，())1奇偶空间直接比较测量值法判别故障I)，()=g(()，“())’对陀螺仪故障模式做如下假设口：(1)双自由度陀其中，1为系统输入，为系统输出，，(·)为系统状态，螺的1个或者2个敏感轴的信息失

8、效时，就认为陀螺失为非线性函数，g(·)为非线性观测函数。假设系统的效。(2)2个陀螺仪同时发生故障的概率很小，假设同结构未知、系统输入和传感器的输出已知，只能利用传一时刻只有1个陀螺仪发生故障。感器的测量值及系统的输入值来寻找传感器组内各传由陀螺的安装方式，可以确定测量方程为：感器测量值之间的冗余关系。当系统正常运行时，每个／／／=／／to，传感器的测量值是系统输入及运行状态的函数，可表示其中，脚=【埘一，111r为陀螺输出