基于PyCLIPS的卫星姿态控制系统故障诊断专家系统
发布时间：2021-10-10 07:25
姿态控制系统是卫星上一个重要且复杂的分系统,与其他子系统相比,姿态控制系统更容易发生故障且危害更大,加强卫星姿态控制系统故障机理研究与故障诊断技术研发,对于提高航天器运行的可靠性,减少航天事故发生几率,最大程度的减少损失,进一步提升我国航天技术水平,是十分必要的。本文首先分析了卫星姿态控制系统中的动量轮和姿态敏感器两部分的工作原理,组成结构以及相关的物理量,然后查阅相关文献,选择了最具代表性的故障特征参数,总结了常见的故障模式及故障征兆,最后用决策树的方法提取了卫星姿控系统故障诊断规则。其次,将卫星姿态控制系统故障诊断专家系统分为两个大模块和若干个小模块,主要包括推理模块和知识库管理模块等,确定了专家系统的整体架构主要包括人机接口界面、解释机模块、知识库管理模块、动态数据库模块、推理模块、知识库模块等模块。然后,分析了CLIPS推理机的结构与推理方法,其中重点研究了Rete模式匹配算法,接着研究了CLIPS与Python之间的交互方法,最后以卫星姿态控制系统为研究对象,建立了CLIPS推理机,分别在CLIPS开发环境与Python2.7.12开发环境下验证了本文建立推理机的正确性,并对...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文主要研究内容
第 2 章 卫星姿态控制系统故障诊断规则提取.1 引言卫星姿态控制系统主要负责卫星的入轨、捕获、定向、跟踪和搜索等一系务，是维持卫星正常运行的重要分系统之一。卫星姿态控制系统的功能决定要在卫星的整个寿命周期工作，连续处于工作状态，这就对卫星姿态控制系可靠性以及寿命提出了更高的要求。分析卫星姿态控制系统的故障模式对于步提高其可靠性、安全性与延长寿命十分重要。卫星姿态控制系统是一个闭环控制系统，由执行机构、控制器、姿态敏感星本体等部分组成，工作流程如图 2-1 所示。姿态敏感器的功能是通过测量得星的姿态变化情况，控制器根据姿态信息以及在线算法将控制指令传输给执构，执行机构产生控制力矩到卫星本体来实现对卫星进行控制。本章将针对轮以及星敏感器进行故障模式分析及规则提取。
图 2-2 动量轮工作原理流电机的电压满足如下关系：()()()()RitetutdtditL (2中L表示电机的电感 (mH )，R表示电机的电阻 ( )，以上两项参数由电质决定； u (t)表示动量轮两端的控制电压 (V )， i (t)表示通过动量轮马达A) ； e (t)表示电机的反电动势 (V )，与动量轮的角速度 (t )(Rad/s)成正比e(t )K(t)e (2eK 代表动量轮的电动势系数 (V s)。根据动量定理，动量轮的实际输出t )(Nm) 与角动量的变化率成正比：dtdtmtJd()() (2 表示飞轮的转动惯量 ()2kg m。输出力矩 m(t )(Nm)e 与电流成正比：m(t )Ki(t)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CLIPS的航天器预警专家系统的设计与实现[J]. 钱宇,向小军,杨军利. 计算机仿真. 2012(09)
[2]基于自适应观测器的飞轮故障诊断物理仿真[J]. 田科丰,李明航. 空间控制技术与应用. 2010(06)
[3]基于自适应观测器的非线性系统故障诊断[J]. 王小丽,倪茂林. 空间控制技术与应用. 2008(04)
[4]空间碎片减缓设计专家系统设计与实现[J]. 杜湘瑜,朱炬波,郭德强,张影,梁甸农. 系统工程与电子技术. 2008(07)
[5]离散小波变换在卫星姿控系统故障诊断中的应用[J]. 吴丽娜,张迎春. 仪器仪表学报. 2006(S1)
[6]专家系统中基于粗集的知识获取、更新与推理[J]. 安利平,张建勇,仝凌云. 计算机工程与设计. 2004(01)
[7]技术整合中知识库的构建研究[J]. 张平,蓝海林,黄文彦. 科学学与科学技术管理. 2004(01)
[8]如何用Jess开发专家系统[J]. 张国煊,张翔. 计算机与现代化. 2003(01)
[9]电力变压器故障诊断专家系统知识库建立和维护的粗糙集方法[J]. 束洪春,孙向飞,司大军. 中国电机工程学报. 2002(02)
[10]基于模糊推理和自适应控制的协调控制系统设计新方法及其应用[J]. 柴天佑,刘红波,张晶涛,曹方,李健. 中国电机工程学报. 2000(04)
博士论文
[1]基于传递系统模型的在轨卫星故障诊断方法研究[D]. 金洋.哈尔滨工业大学 2013
[2]基于模型的执行器故障诊断及其在卫星姿控系统中的应用[D]. 高春岩.哈尔滨工业大学 2013
[3]卫星姿态控制系统的故障诊断与容错方法研究[D]. 管宇.哈尔滨工业大学 2012
[4]模糊推理方法及知识推理的计量化研究[D]. 马丽娜.陕西师范大学 2011
硕士论文
[1]基于CLIPS的卫星电源故障诊断专家系统[D]. 王明远.哈尔滨工业大学 2017
[2]卫星姿态控制系统故障模式分析与故障诊断研究[D]. 刘翔.哈尔滨工业大学 2015
[3]基于Android的手机农业专家系统的设计与实现[D]. 王安炜.山东大学 2011
[4]卫星姿态控制系统故障诊断研究[D]. 贾庆贤.哈尔滨工业大学 2010
[5]卫星姿态控制系统的故障诊断研究[D]. 王剑非.南京航空航天大学 2008
[6]基于小波变换的滚动轴承故障诊断系统的研究与开发[D]. 赵志宇.大连理工大学 2005
本文编号：3427922
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文主要研究内容
第 2 章 卫星姿态控制系统故障诊断规则提取.1 引言卫星姿态控制系统主要负责卫星的入轨、捕获、定向、跟踪和搜索等一系务，是维持卫星正常运行的重要分系统之一。卫星姿态控制系统的功能决定要在卫星的整个寿命周期工作，连续处于工作状态，这就对卫星姿态控制系可靠性以及寿命提出了更高的要求。分析卫星姿态控制系统的故障模式对于步提高其可靠性、安全性与延长寿命十分重要。卫星姿态控制系统是一个闭环控制系统，由执行机构、控制器、姿态敏感星本体等部分组成，工作流程如图 2-1 所示。姿态敏感器的功能是通过测量得星的姿态变化情况，控制器根据姿态信息以及在线算法将控制指令传输给执构，执行机构产生控制力矩到卫星本体来实现对卫星进行控制。本章将针对轮以及星敏感器进行故障模式分析及规则提取。
图 2-2 动量轮工作原理流电机的电压满足如下关系：()()()()RitetutdtditL (2中L表示电机的电感 (mH )，R表示电机的电阻 ( )，以上两项参数由电质决定； u (t)表示动量轮两端的控制电压 (V )， i (t)表示通过动量轮马达A) ； e (t)表示电机的反电动势 (V )，与动量轮的角速度 (t )(Rad/s)成正比e(t )K(t)e (2eK 代表动量轮的电动势系数 (V s)。根据动量定理，动量轮的实际输出t )(Nm) 与角动量的变化率成正比：dtdtmtJd()() (2 表示飞轮的转动惯量 ()2kg m。输出力矩 m(t )(Nm)e 与电流成正比：m(t )Ki(t)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CLIPS的航天器预警专家系统的设计与实现[J]. 钱宇,向小军,杨军利. 计算机仿真. 2012(09)
[2]基于自适应观测器的飞轮故障诊断物理仿真[J]. 田科丰,李明航. 空间控制技术与应用. 2010(06)
[3]基于自适应观测器的非线性系统故障诊断[J]. 王小丽,倪茂林. 空间控制技术与应用. 2008(04)
[4]空间碎片减缓设计专家系统设计与实现[J]. 杜湘瑜,朱炬波,郭德强,张影,梁甸农. 系统工程与电子技术. 2008(07)
[5]离散小波变换在卫星姿控系统故障诊断中的应用[J]. 吴丽娜,张迎春. 仪器仪表学报. 2006(S1)
[6]专家系统中基于粗集的知识获取、更新与推理[J]. 安利平,张建勇,仝凌云. 计算机工程与设计. 2004(01)
[7]技术整合中知识库的构建研究[J]. 张平,蓝海林,黄文彦. 科学学与科学技术管理. 2004(01)
[8]如何用Jess开发专家系统[J]. 张国煊,张翔. 计算机与现代化. 2003(01)
[9]电力变压器故障诊断专家系统知识库建立和维护的粗糙集方法[J]. 束洪春,孙向飞,司大军. 中国电机工程学报. 2002(02)
[10]基于模糊推理和自适应控制的协调控制系统设计新方法及其应用[J]. 柴天佑,刘红波,张晶涛,曹方,李健. 中国电机工程学报. 2000(04)
博士论文
[1]基于传递系统模型的在轨卫星故障诊断方法研究[D]. 金洋.哈尔滨工业大学 2013
[2]基于模型的执行器故障诊断及其在卫星姿控系统中的应用[D]. 高春岩.哈尔滨工业大学 2013
[3]卫星姿态控制系统的故障诊断与容错方法研究[D]. 管宇.哈尔滨工业大学 2012
[4]模糊推理方法及知识推理的计量化研究[D]. 马丽娜.陕西师范大学 2011
硕士论文
[1]基于CLIPS的卫星电源故障诊断专家系统[D]. 王明远.哈尔滨工业大学 2017
[2]卫星姿态控制系统故障模式分析与故障诊断研究[D]. 刘翔.哈尔滨工业大学 2015
[3]基于Android的手机农业专家系统的设计与实现[D]. 王安炜.山东大学 2011
[4]卫星姿态控制系统故障诊断研究[D]. 贾庆贤.哈尔滨工业大学 2010
[5]卫星姿态控制系统的故障诊断研究[D]. 王剑非.南京航空航天大学 2008
[6]基于小波变换的滚动轴承故障诊断系统的研究与开发[D]. 赵志宇.大连理工大学 2005
本文编号：3427922
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