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1、第19卷 第1期宇 航 学 报Vol.19No.11998年1月 JOURNALOFASTRONAUTICSJan.1998基于故障树模型的航天器故障诊断研究纪常伟(北京工业大学热能系·北京·100022)荣吉利(北京理工大学应用力学系·北京·100081)黄文虎(哈尔滨工业大学137信箱·哈尔滨·150001) 摘 要 本文建立了基于故障树模型的航天器故障诊断框架,提出了航天器故障诊断的知识组织和表示方法及相应的推理控制策略,并通过对某卫星能源系统故障实验台的故障诊断验证了方法的正确性。主题词 航天器 故障诊断 故障树 知识表示 推理策略STUDYO
2、NFAULTDIAGNOSISBASEDONFAULTTREEMODELFORSPACECRAFTJiChangwei(BeijingPolytechnicUniversity·Beijing·100022)RongJili(BeijingUniversityofTechnology·Beijing·100081)HuangWenhu(HarbinInstituteofTechnology·Harbin·150001)AbstractThepaperconstructsthefaultdiagnosisbodyforspacecraft,presentsk
3、nowledgeorganizationandrepresentationmethodsandtherelevantreasoningandcontrolstrategyforspacecraftfaultdiagnosis,anddemonstratesitsvaliditybydiagnosingafaulttestbedforpowersystemofasatellite1KeywordsSpacecraftFaultdiagnosisFaulttreeKnowledgerepresentationReason2ingstrategy本文于1995年
4、11月9日收到第1期纪常伟等:基于故障树模型的航天器故障诊断研究611 引言航天器作为一个复杂的大系统,其系统级和分系统级间紧密耦合,同时存在着结构和功能上的多层次性及构形和参数的时变性,导致其诊断的复杂和困难,其诊断的经验知识较少,故障树将是其主要的诊断知识来源,故障树有关信息的利用解决了航天器故障诊断知识获取的瓶颈问题。把航天器的故障诊断知识分成系统级诊断知识、分系统级诊断知识、部件级诊断知识、零件级诊断知识和元件级诊断知识,系统级诊断知识对应系统级故障树,分系统级诊断知识对应分系统级故障树,部件级诊断知识对应部件级故障树,零件级诊断知识对应零件级故障
5、树。系统级故障树上的结点为分系统级的故障模式,零件级故障树上的结点为元件级的故障模式。本文提出一种面向对象的基于故障树的框架、规则和模型的混合知识表示和基于框架的分布式知识组织方法,建立四类框架:系统级框架、分系统级框架、部件级框架和零件级框架。这种知识表示和知识组织形式可适应不同层次的诊断要求。2 航天器故障诊断的知识表示和组织知识组织:基于框架的分布式知识组织。知识表示:面向对象的基于故障树的框架、规则和模型的混合知识表示。框架作为知识的组织形式,系统级诊断知识封装在系统级框架中,分系统级诊断知识封装在分系统级框架中,部件级诊断知识封装在部件级框架中,
6、零件级诊断知识封装在零件级框架中。规则和模型作为知识的表示形式,基于故障树模型的报警知识、诊断知识和对策知识用产生式规则表示,模型知识用数学或逻辑表达式表示。所谓面向对象,就是把故障树看成一个对象,有关该故障树的所有诊断信息都封装在一个框架中,框架中的各个槽分别对应该故障树的报警信息、诊断信息和对策信息。这种框架具有良好的扩展性,如果存在多种报警方式(规则、模型、案例等)、多种诊断信息(经验、故障树、模型)、多种对策方法,那么就在框架中加入或删除一些槽即可。下面以航天器为例,给出这种知识表示和组织形式(图1)。(1)系统级框架:航天器故障(A)(2)分系统
7、级框架:能源故障,控制系统故障,⋯⋯(B1,B2,⋯,Bn)(3)部件级框架:分流器故障,中控器故障,⋯⋯(C1,C2,⋯,Cj)(4)零件级框架:不分流,恒分流,不正常分流⋯⋯(D1,D2,D3)槽1,报警规则库框架:某故障树对应的所有传感器测点信息、阈值与该故障树结点构成报警规则库,以IF2THEN形式表示。槽2,诊断规则库框架:根据某故障树父、子结点间的逻辑关系及约束权值,提取成产生式规则,建立诊断规则库,以IF2THEN形式表示。槽3,模型库框架:某故障树所有模型构成模型库,以数学或逻辑表达式表示。槽4,对策规则库框架:某故障树所有底事件的对策建议
8、构成对策库,以IF2THEN形式表示。3 基于故障树模型的航天器故
