航天器对接姿态故障诊断专家系统仿真研究

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1、第31卷第2期计算机仿真2014年2月文章编号：1006—9348(2014)02一O116—05航天器对接姿态故障诊断专家系统仿真研究窦冰冰，张骏，智永锋(西北工业大学自动化学院，陕西西安710072)摘要：交会对接是一项复杂而高难度的航天技术，其中最终逼近阶段是航天器交会对接的重要阶段。由于空间条件恶劣，针对航天器对接过程中出现的姿态故障，对航天器对接故障诊断专家系统进行仿真研究。利用双目测量方法获取航天器姿态故障征兆，结合模糊Petri网的知识表达方法，解决了以往专家系统采用故障树模型的规则匹配冲突难点问题。将关于知识的推理和算法推理相结合，加入故障状态流和原始数据查询，提高诊断精度

2、。实现对姿态故障快速预警与诊断，为航天器精准对接提供保障。关键词：故障诊断；专家系统；航天器；双目测量；模糊推理中图分类号：TP182文献标识码：BSimulationResearchonFaultDiagnosisExpertSystemforSpacecraftDockingDOUBing—bing，ZHANGJun，ZHIYong—feng(Schoolofautomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’anShanxi710129，China)ABSTRACT：Achievingrendezvousanddockingoftwos

3、pacecraftisacomplexandchallengingspacetechnologyandthefinalphaseisaveryimportantphaseinspacecraftrendezvousanddocking．Basedonthespacecraftfaultsappea—ringintheprocessofdocking，simulationresearchonthefaultdiagnosisexpertsystemforspacecraftdockingwascar—fledout．Weobtainedthesignofspacecraftfaultsbyb

4、inocularmeasurement，combinedthefuzzyPetrinetsknowl—edgerepresentationmethod，andsolvedtherulesmatchingconflictsintheexpe~systemwithfaulttreemode1．Com—binetheknowledge—basedreasoningandalgorithmsreasoning，jointhefaultstateflowandoriginaldatasearchingtoimprovethediagnosticaccuracy．Todiagnosisfaultfas

5、tandearlywarning，improvetheaccuracyofthereasoning，toprovideprotectionforspacecraftprecisiondocking．KEYWORDS：Faultdiagnosis；Expertsystem；Spacecraft；Binocularmeasurement；Fuzzyreasoning专家系统有火箭故障诊断专家系统，卫星控制系统故障诊断1引言专家系统，航天器预警专家系统⋯等，但是针对航天器交会随着载人航天技术逐步成熟以及空间技术的发展，发展对接过程中的故障诊断系统，并没有涉及，且大部分专家系自主／交会对接技术一直

6、是国际研究热点。鉴于空间条件的统是以故障树为模型进行建立。故障树建树模型大，且在进恶劣性，航天活动往往背离预先计划，空间的各种破坏因素行规则匹配过程中，容易产生冲突。在利用概率过滤故障信都使得对接过程存在相当大的风险陛。息时，可能导致关键故障信息丢失，降低诊断精度，且无法获国内在航天器故障诊断技术研究方面起步较晚，对国外得故障变迁顺序。针对对接过程中的故障诊断专家系统空相关技术进行了学习，主要在理论方面进行研究。国内从80白，本文利用模糊Petri网的知识表达机制，设计航天器对接年以来，各航天领域的院所，已针对卫星、火箭和导弹中的特运行的故障诊断专家系统，避免了规则匹配冲突，实现两个定设备

7、，分别从地面测试和在轨运行状态监控两个方面，研航天器之外的第三方软件约束，并在专家系统中加入经验诊制出一些面向不同故障类型的故障诊断系统，国内已开发的断，故障状态流窗口可在多级故障变迁时查询故障变迁序列，提高诊断精度。结合双目视觉测量所得姿态数据，验证基金项目：国家自然科学基金项目(61201321)了该系统的可行性。收稿日期：2013—05—21修回日期：2013—06—07—1l6一利用专家系统进行故障诊断是根据专家