基于单故障叠加的航天器故障数据仿真方法

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1、第31卷第3期2012年6月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．31No．3Jun．2012基于单故障叠加的航天器故障数据仿真方法。徐冰霖h2，李战怀1(1．西北工业大学·西安·710072#2．西安卫星测控中心·西安·710043)摘要：针对测试故障诊断系统可靠性的问题，在传统基于对故障航天器的参数估计模拟的故障数据仿真基础上，提出一种基于单故障叠加模型的航天器复杂故障数据仿真方法，新型数据仿真方法能够在有限次迭代的情况下逐次逼近仿真航天器故障数据，对

2、航天器故障的仿真实验证明，该方法可广泛应用于各类航天器故障诊断系统的测试过程。关键词：航天器故障诊断；遥测参数故障；单故障；加性故障中图分类号：V556；TP391．9文献标志码：A文章编号：1674—5620(2012)03—0058—04SimulationofComplexSpacecraftFaultDataBasedonASingleFaultSuperpositionModelXUBinglinl”．LIZhanhuail(1．NorthwesternPolytechnicalUniversi

3、ty，Xi’an710043；2．Xi’anSatelliteControlCenter，Xi’an710072)Abstract：Acomplexspacecraftfaultdatasimulationmethodbasedonasinglefaultsuperpositionmodelisdevelopedtotestthereliabilityofspacecraftfaultdiagnosissystems．Unlikethetraditionalwayoffaultdatasimulation

4、。whichisbasedOnsimulationofparameterestimation，thenewmethodapproximatestospacecraftfaultdatainfiniteitera—tions．Simulationtestsshowthemethodcanbeextensivelyusedintestsofdifferentspacecraftfaultdiagnosissys—terns．Keywords：spacecraftfaultdiagnosisFtelemetry

5、parameterfault#singlefault；additivefault0引言从1957年至今，各国发射的飞行器总数己达4000多颗。据统计，1957—1988年的30年间，各国发生灾难性事故的卫星约140颗[1]。近年来，随着航天器功能日益复杂，结构更加庞大，其故障概率也呈上升态势。在对航天器故障处理过程中，故障诊断方法的研究逐渐发展起来并形成系统。1978年，Frank等人[23提出关于基于多观测器的解析冗余设备故障检测方法。1984，Chow和Will-skyE卸提出基于奇偶等式故障诊断的方

6、法。在此基础上，发展出多种实际应用的故障诊断系统。基于对故障诊断可靠性的测试需要，故障仿真的研究也同步发展起来。1984年，IsermannL41对基于参数估计的故障诊断方法作出了完整的描述。在这种情况下，仿真模型的精确性直接决定了基于参数估计的故障诊断方法的可靠性。因此，构造符合航天测控实际特性的故障仿真数据是故障诊断方法研究的重点内容。故障仿真以病态系统及其运作过程作为研究对象，以认识、确定系统的增熵原因和相应的变化规律作为研究内容，以信息技术作为研究方法，以模拟系统病态运行作为研究目标[5]。目前，

7、航天器故障仿真方法种类很多，但其共同点在于要模拟航天器的故障样本数据，因此对于故障信息的挖掘和分析模拟是航天器故障诊断的主要手段。从目前的应用来看，故障仿真的模型具有不确定性是所有故障诊断理论、方法和系统所面临的重要问题。本文试图从故障类型、可能性、危害程度的一般规律分析着手，建立航天器故障检测与诊断具有普适性的故障仿真模型，解决诊断结果的置信度检测问题。·收稿日期：2012—01—06；修回日期：2012—04一05第一作者简介：徐冰霖(1971一)，男，博士研究生。研究曼，主要研完方向为软件工程理论和

8、技术、航天刺控软件开发}E-maillbilly—xbl@163．corn第3期徐冰霖，等：基于单故障叠加的航天器故障数据仿真方法l航天器故障分类及其表现规律以航天器控制系统为例，故障的种类从系统结构方面分为敏感器故障、执行器故障和控制器故障等；从故障程度方面分为慢变故障(器件参数值随时间推移和环境变化而缓慢变化的故障)、突变故障、间隙故障(器件老化或接触不良引起的随机发生并消失的故障)；从故障间的耦合关系分为单故障和多故障‘