基于多状态故障的卫星姿态控制系统剩余寿命预测方法.pdf

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1、第47卷第1期2015年2月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．47No．1Feb．2015DOI：10．16356／j．1005—2615．2015．01．004基于多状态故障的卫星姿态控制系统剩余寿命预测方法祁海铭1’2程月华3姜斌1’2陆宁云1邢琰4’5(1．南京航空航天大学自动化学院，南京，210016；2．江苏省物联网与控制技术重点实验室(南京航空航天大学)，南京，210016；3．南京航空航天大学航天学院，南京，210016；4．

2、北京控制工程研究所，北京，200233；5．空间智能控制技术国家重点实验室，北京，200233)摘要：针对具体的卫星姿态控制系统配置，在对系统可重构性分析的基础上，考虑系统的多状态故障，详细分析系统可能发生的功能模块故障类型，并按故障等级对系统进行故障状态划分；针对系统故障状态间存在的转移关系，通过Kaplan_Meier估计器和极大似然估计方法对故障状态间转移概率模型进行估计，在此基础上建立系统的Petri网预测模型，并根据蒙特卡洛思想对模型进行大量仿真，从而实现对卫星姿态控制系统剩余寿命的离线预测和在线预测。仿真结果验证了该方法的合

3、理性。关键词：卫星姿态控制系统；系统寿命预测；多故障状态；可重构性中图分类号：V448文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)01一0029一08ResidualLifePredictionofSatelliteAttitudeControlSystemBasedonMulti—stateFailuresQiH口i7ni以91仙，C^P以gYkP^“口3，．，i口咒gBi挖1¨，L“Ni咒gy“行1，Xi以gYa，24t5(1．CollegeofAutomationEngineering，NanjingUniversity

4、ofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China；2．JiangsuKeyLaboratoryofInternetofThingsandControlTechnologies(NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics)，Nanjing，210016，China；3．CoIlegeofAstronautics，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China；4．Be幻

5、ingInstituteofControlEngineering，Be巧ing，200233，China；5．Be订ingKeyLaboratoryofSpaceIntelligentControlTechnology，Be巧ing，200233，China)Abstract：Aresiduallifepredictionmethodofaspecificsatelliteattitudecontrolsystemisexploredonthebasisofreconfigurableanalysis．Inordertoinvestig

6、atetheinfluencecausedbymulti—statefailuresofthesystem，theconceptofdegradedstateorpartialfa订ureisintroducedanddifferentstatesaredefinedac—cordingtotheseverityofthefailure．Therearetransitionsbetweenstates，andtheirconditionalproba—b订itycanbecalculatedthroughKaplan—Meieresti

7、matorandthenfittedasparametricWeibulldistribu—tionviathemaximumlikelihoodestimation(MLE)approach．ThestatesandthetransitionsconstitutethePetrinetmodelofthesatelliteattitudecontrolsystem，onwhichtheresiduallifecanbepredictedthrougha1argesampleofsimulationsbothoff_lineandon—

8、line．Thesimulationresultsverifytheeffec—tivenessoftheproposedmethod．Keywords：sateUiteattitudecontrolsys