基于数据驱动的卫星电源系统故障诊断研究

发布时间：2017-10-24 14:06

  本文关键词：基于数据驱动的卫星电源系统故障诊断研究

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【摘要】：卫星电源系统作为卫星的重要组成部分,将从外部获取的能源转化为可利用的电能提供给有效载荷以及支持平台,该系统性能的好坏将直接影响卫星的工作状态。基于数据驱动的卫星电源系统故障诊断从理论仿真和工程测试验证两个方面进行研究,主要分为卫星电源系统的故障检测、故障识别、故障诊断演示系统设计与实现以及现场测试和验证四个部分,所完成的工作如下:首先,分析了卫星电源系统的功能和结构,阐述了卫星电源系统故障诊断的背景意义及国内外研究现状,并针对卫星电源系统的特点,对本文的研究内容进行了总体规划。其次,研究了卫星电源系统的故障检测方法,分析了小波理论和基于主元分析的方法用于故障检测的原理及过程,并在不同应用条件下,分别采用了小波理论和主元分析的故障检测方法对卫星电源系统进行了仿真;在小波模极大值的故障检测基础上,采用了基于小波相邻多尺度积以及小波熵的方法对卫星电源系统进行故障检测,确定故障发生时间,并放大了信噪比。再次,针对卫星电源系统发生故障时故障信息不完备的问题,在分析卫星电源系统故障特征数据基础上,采用了一种基于集成小波神经网络的故障识别方法。该方法首先利用卫星电源系统的决策数据,识别出可能的故障组合,然后根据不同故障组合的特点,利用所对应的小波神经网络进行故障识别。然后,针对卫星电源系统故障诊断进行了软件开发,根据卫星电源系统的特点进行了需求分析,采用了基于.NET框架的WPF技术设计并开发了卫星电源系统故障诊断地面演示软件,通过C/C++语言实现卫星电源系统故障诊断算法,设计并建立了基于SQL平台的卫星电源系统故障诊断数据库,同时采用ADO.NET技术对其进行访问。该软件主要包括数据通讯、故障诊断、诊断结果及对应动画显示、反演等功能。最后,结合卫星电源系统的半物理测试平台进行了现场测试,测试结果验证了卫星电源系统故障诊断算法及其演示系统软件设计的准确性和有效性。
【关键词】：卫星电源系统 数据驱动 故障诊断 小波理论 神经网络 软件开发
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V467
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题研究的背景和意义12-13
• 1.2 卫星电源系统故障诊断国内外研究现状13-16
• 1.2.1 故障诊断技术分类13-15
• 1.2.2 卫星电源系统及航天器故障诊断国内外现状15-16
• 1.3 课题研究内容16-18
• 第二章 卫星电源系统的故障检测18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 小波分析基本原理18-21
• 2.3 基于小波理论的故障检测21-26
• 2.3.1 基于模极大值的故障检测原理21-22
• 2.3.2 基于小波熵消噪研究22-23
• 2.3.3 基于小波相邻多尺度积的故障检测研究23-24
• 2.3.4 基于小波理论的卫星电源系统故障检测仿真研究24-26
• 2.4 基于主元分析的故障检测26-30
• 2.4.1 主元分析基本原理26-28
• 2.4.2 基于主元分析的故障检测28-29
• 2.4.3 基于主元检测的卫星电源系统故障检测仿真研究29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 卫星电源系统的故障识别31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 基于神经网络的故障识别31-34
• 3.2.1 神经网络基本原理31-34
• 3.2.2 基于神经网络的故障识别基本原理34
• 3.3 基于小波神经网络的故障识别34-36
• 3.4 基于集成小波神经网络的卫星电源系统故障识别36-38
• 3.4.1 卫星电源系统故障描述36
• 3.4.2 基于集成小波神经网络的卫星电源系统故障识别结构设计36-38
• 3.5 基于集成小波神经网络的卫星电源系统故障识别仿真研究38-40
• 3.6 本章总结40-41
• 第四章 卫星电源故障诊断演示系统软件研究与设计41-60
• 4.1 引言41
• 4.2 .NET基本介绍41-43
• 4.2.1.NET框架41-42
• 4.2.2 WPF技术概述42
• 4.2.3 XAML技术42-43
• 4.3 卫星电源系统故障诊断演示系统软件需求分析43-45
• 4.3.1 系统特征分析及软件开发目标43-44
• 4.3.2 系统功能性需求44-45
• 4.3.3 非功能性需求45
• 4.4 卫星电源故障诊断演示系统软件功能详细设计45-52
• 4.4.1 通信与解码功能设计46-47
• 4.4.2 数据库功能47-49
• 4.4.3 故障诊断算法功能设计49-51
• 4.4.4 显示功能设计51-52
• 4.5 软件体系架构设计52-58
• 4.5.1 UI层设计53-55
• 4.5.2 BLL层设计55-57
• 4.5.3 DAL层设计57-58
• 4.6 系统关键技术58-59
• 4.6.1 通信解码功能设计58-59
• 4.6.2 Flash接口设计59
• 4.6.3 故障诊断功能设计59
• 4.7 本章小结59-60
• 第五章 卫星电源故障诊断演示系统测试与验证60-67
• 5.1 引言60
• 5.2 卫星电源系统半物理测试平台介绍60-61
• 5.3 卫星电源故障诊断演示系统调试61-63
• 5.3.1 数据接收功能模块的实现61-62
• 5.3.2 软件多线程的实现62
• 5.3.3 故障诊断功能实现62-63
• 5.4 演示系统功能测试63-66
• 5.4.1 演示系统软硬件测试平台63
• 5.4.2 软件功能测试方案63-64
• 5.4.3 通信功能测试64
• 5.4.4 数据库功能测试64-65
• 5.4.5 实时显示功能测试65
• 5.4.6 回显功能测试65-66
• 5.5 卫星电源系统故障诊断验证66
• 5.6 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 论文主要内容67
• 6.2 工作展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文73

【参考文献】

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本文编号：1089069