專利名稱：一種基于傳遞函數的衛星控制系統可診斷性確定方法
技術領域：
本發明涉及一種衛星控制系統可診斷性確定方法，尤其涉及一種基于傳遞函數的衛星控制系統可診斷性確定方法，屬航空航天領域。
背景技術：
目前，為了提高衛星控制系統故障應對能力，國內外學者更多關注于故障診斷方法的研究，而忽略了其中一個基礎問題一故障可診斷性分析，即針對當前的系統配置情
況，判斷故障是否滿足可診斷性要求，當其不滿足時，無論故障診斷方法多先進也是無濟于事。圍繞衛星控制系統研究故障可診斷性確定方法，可以幫助設計人員了解某些單點故障或某些需要特別關注的故障是否具有可診斷性，同時可診斷性分析結果也是設計階段測點優化配置需要考慮的重要因素，因此故障可診斷性確定是故障診斷和測點優化配置的重要前提。文獻(此處給出一篇文獻1.Steven X. Ding. Model-based Fault DiagnosisTechniques Design Schemes,Algorithms and Tools. Springer. 2008)中公開了基于傳遞函數的故障可診斷性分析方法，不足之處是所給出的方法只適用于開環系統，尚未考慮因控制器存在而帶來的反饋影響，同時這個方法只是針對一般系統來研究，相對于衛星控制系統來說，此方法缺乏針對性。由于目前衛星控制系統已建立較為精確的數學模型，因此本發明提出一種基于傳遞函數的衛星控制系統故障可診斷性確定方法。對于本發明所給出的基于傳遞函數的衛星控制系統故障可診斷性確定方法，沒有公開的具有完整實用意義的方法。

發明內容
本發明的技術解決問題是克服現有技術的不足，提供一種基于傳遞函數的可診斷性確定方法，實現了對衛星控制系統故障模式的可檢測性、可分離性判別，并對衛星控制系統的可診斷性進行度量。本發明的技術解決方案是一種基于傳遞函數的可診斷性確定方法，步驟如下(I)根據衛星的動力學方程、運動學方程、控制器模型和故障影響，建立衛星控制系統的故障模型；(2)根據步驟⑴的衛星控制系統故障模型，得到各故障到輸出的傳遞函數；(3)根據步驟⑵中各故障到輸出的傳遞函數，通過判斷傳遞函數是否為0得到各種故障的可檢測性條件，通過判斷不同故障對應傳遞函數是否線性相關得到各種故障的可分離性條件，將衛星控制系統相關參數代入可檢測性和可分離性條件獲得衛星控制系統故障可診斷性分析結果；(4)利用可診斷性度量計算方法對步驟(3)得到的故障可診斷性分析結果進行計算，得到衛星控制系統故障模式的故障可檢測度和可分離度以及系統故障可檢測度和可分離度。
所述步驟(I)建立的衛星控制系統故障模型為
權利要求
1.一種基于傳遞函數的衛星控制系統可診斷性確定方法，其特征在于步驟如下 (1)根據衛星的動力學方程、運動學方程、控制器模型和故障影響，建立衛星控制系統的故障模型； (2)根據步驟(I)的衛星控制系統故障模型，得到各故障到輸出的傳遞函數； (3)根據步驟(2)中各故障到輸出的傳遞函數，通過判斷傳遞函數是否為O得到各種故障的可檢測性條件，通過判斷不同故障對應傳遞函數是否線性相關得到各種故障的可分離性條件，將衛星控制系統相關參數代入可檢測性和
2.根據權利要求I所述的一種基于傳遞函數的衛星控制系統可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(I)建立的衛星控制系統故障模型為
3.根據權利要求2所述的一種基于傳遞函數的衛星控制系統可診斷性確定方法，其特征在于所述步驟(2)獲得各故障到輸出傳遞函數的方法為 根據步驟(I)的衛星控制系統故障模型，得到的敏感器故障到輸出的傳遞函數為
4.根據權利要求3所述的一種基于傳遞函數的衛星控制系統可診斷性確定方法，其特征在于所述各種故障對應的可檢測性和可分離性分析條件為 敏感器故障fs,i的可檢測性條件是
5.根據權利要求3所述的一種基于傳遞函數的衛星控制系統可診斷性確定方法，其特Jd,, =u /, ^UF分別為可檢測與不可檢測故障集合；1 ,- 系統故障可檢測度FDR的計算方法為FDR =氣~一X100% ; /=1 其中m= |UF| + |EF|為衛星控制系統故障模式的總數，Xi為根據故障i確定的加權系數，UF表示不可檢測故障集合UF中的故障個數，EF表示可檢測故障集合EF中的故障個數。
6.根據權利要求3所述的一種基于傳遞函數的衛星控制系統可診斷性確定方法，其特 'I ZiSEI征在于所述步驟(5)中故障模式的可分離度Yi的計算方法為r,= _L fi&F，F eUI’Ei和n為可分離與不可分離故障集合，|Fn|表示Fn中的故障個數； w 系統故障可分離度FIR的計算方法為FIR =氣~一X100%，m為衛星控制 1=1 系統故障模式的總數，X,為根據故障i確定的加權系數。
全文摘要
本發明公開了一種基于傳遞函數的衛星控制系統可診斷性確定方法，步驟如下首先建立衛星控制系統的故障模型，得到各故障到輸出的傳遞函數；根據各故障傳遞函數，通過判斷故障到輸出的傳遞函數是否為0得到各種故障的可檢測性條件，通過判斷不同故障對應傳遞函數是否線性相關得到各種故障的可分離性條件，從而獲得衛星控制系統故障可診斷性分析結果；最后利用可診斷性度量計算方法計算得到衛星控制系統故障模式的故障可檢測度和可分離度以及系統故障可檢測度和可分離度。本發明實現了對衛星控制系統故障模式的可檢測性、可分離性判別，并對衛星控制系統的可診斷性進行度量。
文檔編號G05B23/02GK102736618SQ20121020890
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月18日 優先權日2012年6月18日
發明者何英姿, 劉文靜, 王南華, 王大軼, 邢琰 申請人:北京控制工程研究所