基于信号处理的卫星故障诊断方法研究

发布时间：2017-10-30 04:07

  本文关键词：基于信号处理的卫星故障诊断方法研究

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【摘要】：故障检测与诊断技术在现代化建设中占有及其重要的地位,尤其是复杂系统的故障诊断,故障类型复杂、多元化、靠经典故障诊断理论方法应对。复杂系统的诊断监控仍在发展中,将诊断理论的方法应用于实际系统的诊断监控中是研究重点和热点。理论的发展支撑实际项目的创新。本文以"故障诊断专家系统"(项目编号:Y5W3070301)课题为研究依托,由上海微小卫星工程中心要求的具体诊断及健康管理问题,针对航天器中卫星总体健康管理问题展开相关研究工作。像卫星这样的航天器日益复杂化,尤其是小卫星具有传统卫星难比的优点,但是星上资源有限,自主诊断成为特殊要求,要求能最大程度的减少卫星操作人员的负担。迫切需要卫星的诊断系统和控制策略具有高度的自主性和可靠性,除此之外满足航天器这类特殊系统的诊断要求也是迫切需要解决的问题。目前诸如卫星等航天器异常检测及修复主要依靠人工监控监测进行,效率低下,地面操作人员采用各种统计技术和模型,通过接收和分析遥测数据来判断卫星当前的运行状态。在异常情况下容易造成误判和因误判而采取误操作,为此本论文的首要目标是通过基于信号处理的技术与基于智能技术的混合方法,提高趋势分析和诊断的效率、提高准确性和可靠性。针对以上问题展开了以下方面的应用设计和研究。(1)首先分析系统整体的运行状况,分析多路遥测信号的异常,采用基于主元分析(Principal component analysis,PCA)的方法,综合监测异常情况,为了实现对疑似异常的监测,提高监测强度,避免漏监测,小波分析方法对数据进行去噪预处理达到满足航天器在复杂环境下运行的特殊要求,并针对卫星相关子系统进行仿真验证实验。(2)故障诊断理论的应用是诊断系统的重要内容,针对卫星的实际接收信号,首先是信号的各种通信协议匹配及处理工作,满足故障诊断理论需求的信号分析数据,是进行系统故障诊断的前提条件,信号的处理考虑速度等因素,选取合适的系统级解决方案和设计模式。(3)针对航天器建立卫星健康管理专家系统,逐步完善故障措施和处理方案,在空间自主系统管理中,提出可行的管理策略,结合已有经验和模型分析等技术,综合构建卫星故障诊断、预测与健康管理专家系统知识宝库,保障航天器在服役期间可靠运行。
【关键词】：故障诊断检测与诊断 主元分析 小波分析 信号处理 预测与健康管理
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V467
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 卫星故障诊断健康管理研究背景及意义12-15
• 1.2 故障诊断的研究内容和方法15-18
• 1.2.1 故障诊断的研究内容15-16
• 1.2.2 故障诊断理论的分类方法16-18
• 1.3 故障诊断技术国内外研究现状分析18-22
• 1.4 本论文的研究内容22-24
• 第2章 基于主元分析的故障监测理论研究24-38
• 2.1 引言24-25
• 2.2 主元分析基本内容25-30
• 2.2.1 主元分析算法25-26
• 2.2.2 主元个数的确定26-27
• 2.2.3 检测统计量和控制限27-28
• 2.2.4 基于PCA的故障检测28-30
• 2.3 实验验证30-35
• 2.3.1 传统PCA实验30-31
• 2.3.2 滤波PCA实验31-32
• 2.3.3 WMA-PCA实验32-35
• 2.3.4 PCA存在的问题35
• 2.4 PCA的改进35-36
• 2.5 本章小结36-38
• 第3章 小波理论故障诊断研究38-45
• 3.1 引言38-39
• 3.2 基于小波变换的去噪方法39-44
• 3.3 基于小波分析的故障诊断方法44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 信号处理的卫星故障诊断过程45-60
• 4.1 引言45-46
• 4.2 基于小波去噪与主元分析故障诊断方法46-57
• 4.2.1 故障识别50-53
• 4.2.2 卫星姿态控制系统描述53-57
• 4.3 实验研究57-59
• 4.3.1 系统说明58-59
• 4.4 小结59-60
• 第5章 航天器故障诊断系统实现60-77
• 5.1 引言60-63
• 5.2 分系统故障对策设计63-70
• 5.3 集合算法实验研究70-74
• 5.4 运行环境下构建诊断系统74-76
• 5.5 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果84-85
• 致谢85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 柴敏;杨悦;徐小辉;王敏;杨小燕;;面向故障诊断的航天器遥测数据降维分析技术[J];弹箭与制导学报;2014年01期

2 周建平;;我国空间站工程总体构想[J];载人航天;2013年02期

3 杨青;汤剑桥;刘畅;刘念;;基于提升小波和递归增量聚类的实时故障诊断方法[J];系统工程与电子技术;2013年01期

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本文编号：1116020