皮纳卫星轨道控制系统设计与在轨故障诊断

发布时间：2017-08-27 04:21

  本文关键词：皮纳卫星轨道控制系统设计与在轨故障诊断

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【摘要】：小卫星发展迅速,为了完成编队飞行和小卫星星座等任务,星上需要具备一定的轨道机动能力,因此有必要发展相应的微推进技术。 本文在国内外微推进研究的基础上,结合实际皮纳卫星的任务需求与平台约束,设计出了体积小、重量轻、一体化多功能等优点的液氨推进系统。结合推进系统的特点和任务要求,本文完成了相应的硬件设计和软件设计。为了提高轨控系统在轨运行的安全性,提出了分层故障诊断方法,仿真验证了该方法可以有效迅速地定位出故障源。 本文系统地描述了轨控系统的设计方案,结合设计指标和国内外选型经验,最终确定了液氨推进系统的选型方案。设计出的液氨推进系统质量0.835kg,体积0.6L,满足各种功能性指标,同时还满足可靠性和安全性要求。 完成了以推进系统为核心部件的硬件电路设计和软件设计。硬件电路分为信息监测模块、控制开关模块和通信模块,并以MCU作为处理器。相应的MCU软件设计包括初始化、数据采集、通信、执行指令、紧急故障处理等模块。轨控系统的最高功耗为5.72W。 针对轨控系统的在轨故障诊断,本文提出了分层故障诊断方法。根据轨控系统的特征建立了轨控系统的层级架构,将轨控系统分为3层,根据各层组件的特点建立组件之间的相互关系,并提出了故障定位算法。接着以具体的轨控系统为例,分别对各层的组件进行故障检测,将分析得到的知识表示成产生式规则并建立知识库,利用层级架构作为建立推理机的依据,设计了基于规则的故障诊断专家系统。最后用MATLAB对所提方法进行数值仿真,仿真结果表明该方法可以有效迅速地定位出故障源,并且具有知识表达直观、统一和效率较高等特点。
【关键词】：轨控系统 液氨推进 层级架构 故障诊断专家系统
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V448.2;V467
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目次8-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 微小卫星轨道控制系统研究现状11-15
• 1.3 轨控系统在轨故障诊断研究现状15-17
• 1.4 课题研究的目的及意义17-18
• 1.5 本文主要研究内容18-20
• 2 轨道控制系统方案设计20-24
• 2.1 设计指标21
• 2.2 推进方案选型21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 轨道控制系统详细设计24-46
• 3.1 推进系统设计24-29
• 3.1.1 预设计指标24-25
• 3.1.2 推进系统方案确定25-27
• 3.1.3 关键器件选型27-28
• 3.1.4 关键技术设计28-29
• 3.2 硬件方案设计29-37
• 3.2.1 主要器件选型30-31
• 3.2.2 硬件电路设计与实现31-37
• 3.3 MCU软件设计37-39
• 3.3.1 MCU程序流程37-38
• 3.3.2 软件模块38-39
• 3.4 测试结果与分析39-45
• 3.4.1 电系统测试结果与分析39-41
• 3.4.2 推进系统测试结果与分析41-45
• 3.5 本章小结45-46
• 4 轨控系统在轨故障诊断46-66
• 4.1 分层故障诊断46-49
• 4.1.1 基本定义和概念46-48
• 4.1.2 轨控分层故障诊断架构介绍48-49
• 4.2 故障诊断49-51
• 4.2.1 故障检测49-50
• 4.2.2 故障定位50-51
• 4.3 轨控分层故障诊断方法实例51-64
• 4.3.1 推进系统故障模式分析52-54
• 4.3.2 分层故障诊断54-59
• 4.3.3 故障诊断专家系统的设计59-60
• 4.3.4 系统仿真60-64
• 4.4 本章小结64-66
• 5 结论66-68
• 参考文献68-72
• 作者简介72

【参考文献】

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本文编号：744339