專利名稱：一種在五個陀螺儀配置下的一致性故障診斷方法
技術領域：
本發明屬于慣性導航領域，涉及一種故障診斷方法。
背景技術：
為了提高捷聯慣組的可靠性，目前有效的辦法是采用冗余技術，其中需要對冗余結構中的同一信息測量進行故障診斷。第二炮兵工程學院的單斌和繆棟2004年第三期的《導彈與航天運載技術》雜志上，發表文獻《捷聯慣性測量組合的冗余設計和優化》，該文實現5個單自由度陀螺配置下的冗余優化設計，該配置采用的是圓錐體方式，即各表均勻放置在一倒圓錐體的圓周壁上，其平面夾角α =72°，半錐頂角Θ = 54.75°。雖然可以容忍二度故障(即允許兩個表損壞)，但由于不存在著兩兩垂直的正交表，在無故障的情況下，由于斜置表要參與導航運算，必須先投影到正交軸上，這樣也增加了算法的復雜度。同時受到斜置表安裝工藝的限制，投影系數的精度會受影響，從而使得導航精度也受影響。·
北京航天自動控制研究所的鞏慶海、呂新廣等人提出了《一種在加速度表八表配置下的故障診斷方法》(專利號ZL200910243093. x)，該專利采用的冗余結構為兩套慣組配置相同，分別各有四只加速度表，其中三只正交安裝0^1、71、21表)，一只斜置安裝(Si表)，斜置加速度表可以通過投影到正交軸的方式對正交加速度表輸出的一致性進行檢驗。該方法雖然在無故障的情況下，無需投影軸加表參與導航計算，導航精度也不受影響。但是由于采用了兩套慣組進行故障診斷，不但對慣組的整體安裝精度要求提高，而且也增加成本。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種既能夠降低成本，又不損失導航精度和可靠性的一致性故障診斷方法，本發明進一步所要解決的技術問題是提供一種既能夠降低成本，又不損失導航精度和可靠性的一致性故障診斷方法，該故障診斷方法能夠提供無故障的角速度增量，用于導航計算。本發明包括如下技術方案一種在五個陀螺儀配置下的一致性故障診斷方法，所述五個陀螺儀包括三個正交安裝的陀螺儀WX、Wy、Wz，和兩個斜置的陀螺儀Ws、Wt ;五個陀螺儀安裝在一個本體結構內；所述一致性故障診斷方法包括如下步驟(I)構建角速度一致性故障判別公式，角速度一致性故障判別公式包括如下五個公式
Δ 3Δ 3Δ/3Δ 3公式I :Σ硪。-(\Χ.Σ硪。+ α_,Σ碑。+ &Ζ’Σ硪。)^
Δ 3Δ 3Α 3Δ/3公式2 : Σ δθι0 - (Εχ_χ · ￡ δθχ + 盡」· ￡δθ , + · Σδθζ ) < eGt
權利要求
1.一種在五個陀螺儀配置下的一致性故障診斷方法，所述五個陀螺儀包括三個正交安裝的陀螺儀Wx、Wy、Wz，和兩個斜置的陀螺儀Ws、Wt ;五個陀螺儀安裝在一個本體結構內；其特征在于，所述一致性故障診斷方法包括如下步驟 (1)構建角速度一致性故障判別公式， 角速度一致性故障判別公式包括如下五個公式Δ/3Δ/3Δ 3Δ 3 公式 I Σ^ο ·Σ^ο·Σ4ο·Σ^ο) %At3At3Δ/3At 3 公式 2 Σ^ο-(^·Σ^ο+^_, · Αο + Ε。·γδθ20) < Sat 公式3 Δ/3Δ/3Δ/3Δ/3 EtK -民—K +(Uy-Kx)Z磽。+((人r碑。^ 公式4 Δ/3Δ/3Δ/3Δ/3 eHeK +(m民K + (H-El yEs J·γδθζ < ε如 公式5 Δ/3Δ/3Δ/3Δ 3 民 _ΧΣ 硪。硪。+(UtjUu)Z 碑。+(υ._ζ - Α_Α—>Σ 堿。^ 其中-·δ0α0，(α = x、y、z、s、t)為陀螺儀輸出的角速度增量； Es x> Es y、Es z為陀螺儀Ws在正交軸的投影系數； Et x> Et y、Et z為陀螺儀Wt在正交軸的投影系數；￡ Gxy > ￡ Gyz > ￡ Gxz > ￡ Cs, ￡ Gt為一致性故障門限值； At3為滾動累加周期； (2)獲得五個陀螺儀輸出的角速度增量5之。，(a=x、y、z、s、t)，在滾動累加周期Λ t3內進行滾動累加，得到角速度增量累加值； (3)將第(2)步的結果代入公式I 5，判斷公式I 5是否成立；并通過如下方法獲得故障診斷結果； 當5個公式都成立時，則診斷為無故障；當5個公式都不成立時，則診斷為2個陀螺儀及以上故障；當公式I成立，其它公式不成立時，則診斷為陀螺儀Wt故障；當公式2成立，其它公式不成立時，則診斷為陀螺儀Ws故障；當公式3成立，其它公式不成立時，則診斷為陀螺儀Wz故障；當公式4成立，其它公式不成立時，則診斷為陀螺儀Wy故障；當公式5成立，其它公式不成立時，則診斷為陀螺儀Wx故障。
2.如權利要求I所述的一種在五個陀螺儀配置下的一致性故障診斷方法，其特征在于上述故障門限值根據陀螺儀的測量誤差σ來確定，例如取6σ 90。
3.如權利要求I所述的一種在五個陀螺儀配置下的一致性故障診斷方法，其特征在于Δ t3 = 25 · τ，τ為控制周期。
4.如權利要求I所述的一種在五個陀螺儀配置下的一致性故障診斷方法，其特征在于，在第(3)步后還包括如下步驟根據故障診斷結果選擇陀螺儀進行導航計算； 當無故障、或者陀螺儀Ws故障、或者陀螺儀Wt故障時，采用三個正交安裝的陀螺儀Wx、Wy、Wz輸出的角速度增量進行導航計算； 當三個正交安裝的陀螺儀Wx、Wy、Wz中的任一個故障時，用剩余兩個無故障的正交安裝的陀螺儀輸出其所在坐標軸的角速度增量，然后利用四個無故障的陀螺儀輸出的角速度增量獲得故障陀螺儀所在坐標軸的角速度增量。
5.如權利要求4所述的一種在五個陀螺儀配置下的一致性故障診斷方法，其特征在于， 當陀螺儀Wx故障時，根據陀螺儀Ws、Wt、Wy、Wz輸出的角速度增量獲得陀螺儀Wx所在坐標軸的角速度增量3么1()，
全文摘要
本發明公開了一種在五個陀螺儀配置下的一致性故障診斷方法，所述五個陀螺儀包括三個正交安裝的陀螺儀Wx、Wy、Wz，和兩個斜置的陀螺儀Ws、Wt；五個陀螺儀安裝在一個本體結構內；所述一致性故障診斷方法步驟如下構建五個角速度一致性故障判別公式；獲得五個陀螺儀輸出的角速度增量(α=x、y、z、s、t),在滾動累加周期Δt3內進行滾動累加，得到角速度增量累加值；將角速度增量累加值代入上述五個公式，判斷五個公式是否成立；并根據判斷結果獲得故障診斷結果。本發明的故障診斷方法既能夠降低成本，又不損失導航精度和可靠性，并且能夠提供無故障的角速度增量，用于導航計算。
文檔編號G01C25/00GK102927995SQ20121040920
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者施國興, 呂新廣, 鞏慶海, 李超兵 申請人:北京航天自動控制研究所, 中國運載火箭技術研究院