基于数据驱动的卫星电源系统故障诊断研究

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1、中图分类号：TP277论文编号：102870315-S142学科分类号：081101硕士学位论文基于数据驱动的卫星电源系统故障诊断研究研究生姓名王东学科、专业控制理论与控制工程研究方向故障诊断技术指导教师张绍杰副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringData-DrivenBasedFaultDiagnosisforSatelliteP

2、owerSystemsAThesisinControlTheoryandControlEngineeringbyWangDongAdvisedbyAssociateProf.ZhangShaojieSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研

3、究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要卫星电源系统作为卫星的重要组成部分，将从外部获取的能源转化为可利用的电能提供给有效载荷以及支持平台，该系统性能的好坏将直接影响卫星的工作状态。基于数据驱动的卫星电源系统故障诊断从理论仿真和工程测试验证两个方面进行研究，主要分为卫星电源系

4、统的故障检测、故障识别、故障诊断演示系统设计与实现以及现场测试和验证四个部分，所完成的工作如下：首先，分析了卫星电源系统的功能和结构，阐述了卫星电源系统故障诊断的背景意义及国内外研究现状，并针对卫星电源系统的特点，对本文的研究内容进行了总体规划。其次，研究了卫星电源系统的故障检测方法，分析了小波理论和基于主元分析的方法用于故障检测的原理及过程，并在不同应用条件下，分别采用了小波理论和主元分析的故障检测方法对卫星电源系统进行了仿真；在小波模极大值的故障检测基础上，采用了基于小波相邻多尺度积以及小波熵的方法对卫星电源系统进行故障检测

5、，确定故障发生时间，并放大了信噪比。再次，针对卫星电源系统发生故障时故障信息不完备的问题，在分析卫星电源系统故障特征数据基础上，采用了一种基于集成小波神经网络的故障识别方法。该方法首先利用卫星电源系统的决策数据，识别出可能的故障组合，然后根据不同故障组合的特点，利用所对应的小波神经网络进行故障识别。然后，针对卫星电源系统故障诊断进行了软件开发，根据卫星电源系统的特点进行了需求分析，采用了基于.NET框架的WPF技术设计并开发了卫星电源系统故障诊断地面演示软件，通过C/C++语言实现卫星电源系统故障诊断算法，设计并建立了基于SQL

6、平台的卫星电源系统故障诊断数据库，同时采用ADO.NET技术对其进行访问。该软件主要包括数据通讯、故障诊断、诊断结果及对应动画显示、反演等功能。最后，结合卫星电源系统的半物理测试平台进行了现场测试，测试结果验证了卫星电源系统故障诊断算法及其演示系统软件设计的准确性和有效性。关键词：卫星电源系统，数据驱动，故障诊断，小波理论，神经网络，软件开发i基于数据驱动的卫星电源系统故障诊断研究ABSTRACTSatellitepowersystemsaredesignedtoprovideelectricalpowertosupportth

7、esatelliteplatform.Researchonfaultdiagnosisforsatellitepowersystemsinthisarticleismainlyfromtwoaspects:theoreticalsimulationandengineeringrealization,includingfaultdetection,faultidentification,softwaredesign,aswellastestingandverification.Theworkmainlyincludesthefol

8、lowingaspects:Firstly,thestructureandfunctionofsatellitepowersystemsareintroduced,aswellasthebackgroundandstatusofresearchonfaultdi