基于模型的飞行器电源故障诊断与故障模式识别

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1、!第"期代树武等：基于模型的飞行器电源故障诊断与故障模式识别振动与冲击!!!##!第+*卷第"期<=>5?-@=A)BC5-DB=?-?E(’=F2)G3,+*?G,"+%%#!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!基于模型的飞行器电源故障诊断与故障模式识别代树武!!孙辉先（中国科学院空间科学与应用研究中心，北京!$%%%&%）!!摘!要!设计了基于模型的电源故障诊断原型。它由电源各器件的正常工作模型，故障模型，冲突求解模块，’(树生成和修剪模块，故障信息报告和故障模式识别模块等组成。利用电源系统正

2、常工作模型，实现了故障定位隔离功能。论证了仅仅使用正常工作器件就可以推理出诊断解中各个故障器件的参数值，将这些参数和故障模型相比较，能够识别故障模式。诊断结果表明本文能有效地进行故障定位并能识别故障模式。关键词：故障诊断，故障模式识别，模型中图分类号：)*+",*!!文献标识码：-%!引!!言和修剪模块、故障信息报告模块和故障模式识别模块等组成，如图$所示。进行故障诊断时推理机首先读航天器故障诊断包括状态判别、故障定位、故障取测量值，然后’(树生成和修剪模块利用正常工作模式识别等，有时还希望能够给出系统重构的方法。模型生成’(树并进行修剪，由修剪后的’(树可

3、以求在各种故障诊断方法中，由于基于模型的故障诊断具解出电源系统的故障诊断解。在求故障诊断的同时有能够克服知识获取瓶颈，系统建立速度快，故障覆故障信息报告模块能给出故障信息报告，故障模式识盖范围宽，能够处理未预测到的故障等特点，受到了别模块将各个器件的故障模型和这些故障信息相比［$，*，.］广泛重视。较，能够进一步求出故障器件的故障模式。下面分别［$］［+］$/&.年，0123114和516714同时提出了较完善介绍电源系统模型和推理机。的基于模型的故障诊断理论。0123114提出的故障诊断方法分两步完成。首先利用广义约束传播等方法找出最小冲突集，然后利用这些

4、冲突集产生最小候选集。在求解最小冲突集时，由于需要从元件的空集向全集方向扩展，所以这种遍历方式的计算量很大。516714采用’(树来求解系统的诊断解，它不需要冲突［"］集为最小，计算量比较小。5899133:416;14等改进了’(树修剪算法中的缺陷。516714算法虽然能求得诊断解，但它不能对故障［*］器件的具体模式做出识别。0123114在另一篇文献中利用器件的所有工作模式（包括故障模式）进行故障诊断，能够识别故障模式。但它的缺陷之一是需要图$!诊断系统原理图同时考虑所有器件的所有工作模式，计算最比较大。$,$!电源系统模型本文在516714的工作基础上

5、建立了一个飞行器电飞行器电源分系统的主要任务是接收太阳能，转源故障诊断原型，它具有故障隔离定位和故障模式识化为电能提供给飞行器载荷。图+为系统的模型，它别两大功能，同时它的计算量比较小。由太阳能电池阵、分流器、中心控制器、蓄电池、升压器等组成。正常工作时，太阳能电池阵将光能转换为$!故障诊断的基本原理电能供给负载，中心控制器监视太阳能电池阵的输出电压。当光照过强，太阳能电池阵输出电压过高时，故障诊断原型由电源系统模型和推理机两大部启动分流器分流，当光照不足，输出电压过低时，启动分组成。其中电源系统模型由正常工作模型和各种升压器，用蓄电池对负载供电。故障模型组

6、成。推理机由冲突求解模块、’(树生成基于模型的故障诊断是建立在被诊断系统中各!收稿日期：+%%"%.$*第一作者!代树武万方数据!男，博士，副研究员，$/."年*月生!"#!!!振动与冲击$%%"年第$&卷个器件的工作模型基础上的。这个模型需要明确每个器件通过共用参数来描述彼此之间的联系。器件个器件有哪些工作参数，正常工作时这些参数之间应的工作参数可以是直接能够测量的，也可以是不可观该满足什么样的约束关系，以及这些器件怎样同其它测的，但因为不同器件共用这些参数。通过器件之间器件相互联系。另外，为了更好的对航天器故障进行的联系，它们也可以为故障诊断提供信息。处

7、理，经常对航天器的各种故障模式进行分析，这些例如，太阳能电池阵模型由正常光电转换模式、故障模式也需要进行建模。此外，有时器件的可靠性开路故障、失效故障和其他故障模式组成。它的参数以及各种故障模式发生和先验概率是已知的，这些知包括光照系数，输出电压和分流电流等。其中光照系识可以用来提高故障诊断的效率和可靠性，它们也用数是不可测量的，但’个太阳能电池阵共用这个参模型表示。数，所以它也为故障诊断提供信息。各个正常工作模实际建模时，根据器件的工作特性，选定工作参式和故障模式由这些参数的方程描述，模式不同，描数。选定参数后根据器件的工作方式确定各个参数述方程也不同。本

8、文采用()*+*,语言进行建模，图’之间的物理方程，