基于petri网的卫星姿态控制系统剩余寿命预测方法研究

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1、中图分类号：V448论文编号：102870315-S181学科分类号：081105硕士学位论文基于Petri网的卫星姿态控制系统剩余寿命预测方法研究研究生姓名祁海铭学科、专业导航、制导与控制研究方向故障诊断与预测指导教师姜斌教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringPetriNetBasedResidualLifePredictionofSatelliteAttitu

2、deControlSystemsAThesisinNavigation,GuidanceandControlbyQiHaimingAdvisedbyProf.BinJiangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机

3、构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要姿态控制系统是卫星的关键分系统，其可靠性和寿命对整个卫星的运行具有重要意义。本文针对卫星姿态控制系统，对系统可重构性以及系统的剩余寿命预测方法进行了研究，并在此基础上，考虑系统可重构性对卫星姿态控制系统剩余寿命的影响，研究该情况下的卫星姿态控制系统剩余寿命预测方法。在对卫星姿态控制系统模型和系统组成介绍的基础上，研究了卫星姿态控制系统的可重构

4、性：首先定义了卫星姿态控制系统可重构性的概念，针对卫星姿态控制系统执行器分系统和传感器分系统，分别定义了可重构性判据，并基于控制能耗定义了系统的可重构性度量指标，还针对三正一斜装飞轮和四斜装飞轮配置分别进行了可重构性仿真与分析。针对卫星姿态控制系统剩余寿命预测方法的研究，充分考虑系统组成和系统故障对系统剩余寿命的影响，在对系统组成分析的基础上，定义系统的故障状态，并通过Kaplan–Meier估计器和极大似然估计法对系统故障状态间转移概率模型进行估计，建立卫星姿态控制系统的Petri网模型，对Petri网模型进行大量仿真便可实现对卫星姿态控制系统剩余寿命的预

5、测。系统可重构性是卫星姿态控制系统的一个重要性质，也是系统剩余寿命一个重要影响因素，因而基于可重构性对卫星姿态控制系统的剩余寿命预测方法进行研究具有重要的意义。由于执行机构的可重构性判据中涉及到了系统控制能耗，而系统控制能耗的计算需要知道飞轮的有效因子，首先根据飞轮部件的转速、轴温、电流等数据信息和模糊推理方法确定飞轮部件的有效因子，然后对系统的控制能耗进行计算并对系统进行可重构性分析，最后，在此基础上对系统进行故障状态定义，建立卫星姿态控制系统的剩余寿命预测模型，从而实现对考虑可重构性情况下的卫星姿态控制系统剩余寿命的预测，并针对具体的卫星姿态控制系统配置

6、进行了仿真验证。关键词：卫星姿态控制，可重构性，基于Petri网，剩余寿命预测IABSTRACTSatelliteattitudecontrolsystems(SACS)areofgreatsignificancetotherunningofsatellites.Inthispaper,thereconfigurabilityofSACSaswellasthepredictionmethodoftheresiduallifeofSACSarestudied.Basedontheaboveworks,researchesonthepredictionofthe

7、residuallifeofSACSareconductedinconsiderationofeffectscausedbyreconfigurability.OnthebasisoftheintroductionofthemodelandcompositionofSACS,thereconfigurabilityofSACSisanalyzed,andtheconceptofthereconfigurabilityisdefined.What’smore,differentcriterionsaregiveninconsiderationofthediff

8、erencesbetweenactuatorssub