[发明专利]一种基于传递函数的动量轮故障可诊断性确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动量轮故障可诊断性确定方法，尤其涉及一种基于传递函数的动量轮故障可诊断性确定方法，属航空航天故障诊断领域。

背景技术

动量轮作为航天器的惯性执行机构，不仅能够精确、连续地输出力矩，而且不消耗燃料，不污染光学设备和飞行环境，不易激发星上柔性附件的振动，因此它是长寿命卫星的首选部件。同时，提高动量轮的故障应对能力也是保证航天器安全、可靠运行的重要因素。目前，工作人员针对动量轮设置了一些测点，用于监测动量轮的健康状态，但这些测点是否已涵盖考虑的所有故障模式，以及是否有必要对这些测点进行优化或添加新测点来达到一定的可诊断性要求，都是工作人员在设计阶段需要重点考虑的内容，但目前没有一种成熟的理论和方法指导工作人员进行分析，同时由于动量轮已经建立较为精确的定量模型，因此本发明基于采用状态空间表达式描述的动量轮模型，提出一种基于传递函数的故障可诊断性分析方法，实现对功能模块故障的可检测性、可分离性判别，并得到动量轮的可诊断性度量指标。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于传递函数的动量轮可诊断性确定方法，实现了对动量轮故障模式的可检测性、可分离性判别，并对动量轮的可诊断性进行度量。

本发明的技术解决方案是：一种基于传递函数的动量轮可诊断性确定方法，步骤如下：

(1)在动量轮模型的基础上，添加各功能模块的故障影响，建立动量轮的故障模型；

(2)根据步骤(1)的动量轮故障模型，得到各故障到输出的传递函数；

(3)根据步骤(2)的传递函数，通过判断故障到输出的传递函数是否为0得到各种故障的可检测性条件，通过判断不同故障对应传递函数是否线性相关得到各种故障的可分离性条件，将动量轮相关参数代入可检测性和可分离性条件获得动量轮故障可诊断性分析结果；

(4)利用可诊断性度量计算方法对步骤(3)得到的故障可诊断性分析结果进行计算，得到动量轮故障模式的故障可检测度和可分离度以及部件的故障可检测度和可分离度。

所述步骤(1)建立的动量轮故障模型为：

首先在不考虑电流控制器的情况下，基于动量轮模型添加各功能模块故障影响，包括轴承组件故障F_b，电机组件故障F_m，驱动电路故障F_d和遥测接口电路故障F_t，假定获得的遥测数据只有动量轮的转速和电流，则除电流控制器外的动量轮故障模型为：