[发明专利]一种基于休哈特控制图的卫星动量轮早期异常检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星动量轮早期异常检测方法，特别涉及一种基于休哈特控制图的卫星动量轮早期异常检测方法。

背景技术

卫星动量轮是卫星姿态控制的核心部件，若卫星受到外力扭矩时要维持卫星本体的角动量不变，需要动量轮角动量的改变量与外力矩的冲量相抵消，若动量轮出现故障则会导致卫星本体姿态失控。

目前的卫星动量轮异常检测有如下缺点：

第一，当前卫星动量轮的异常检测是查看卫星受监测的每一个数据是否超过其设定的门限值，这个门限值一般设置的都比较宽，仅考虑了电子部件的允许使用的环境条件，如许用电流、许用温度、许用电压等，将门限值设定成许用值。卫星出现早期异常时，往往这些值没有超过门限值，这样使用传统的门限值进行异常检测是不能够识别出早期异常。

第二，基于卫星动量轮数学模型的卫星异常检测方法，按照卫星的实际控制过程进行建模诊断，找出理论计算与实际运行数据的偏差，并据此进行检测和诊断。该类方法存在建立的动量轮模型精确性差、并且进行异常检测时计算量大、效率低等问题。

第三，目前卫星动量轮异常检测都是针对于当前状态进行检测，查看当前状态是否偏离正常，但是没有考虑历史数据，以及由于环境波动，系统噪声等对检测结果带来的波动影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决基于传统的门限值是不能够检测出早期异常，精确性差、计算量大、效率低等弊端，没有考虑历史数据，以及由于环境波动，系统噪声等对检测结果带来的波动影响而提出的一种基于休哈特控制图的卫星动量轮早期异常检测方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一、输入卫星动量轮的历史数据，在历史数据中选取转速稳定的区间即稳态段，计算稳态段的卫星动量轮的电流均值与卫星动量轮的转速均值的比值即卫星动量轮稳态过程中的电流转速比；其中，卫星历史数据包括卫星动量轮的电流数据与卫星动量轮的转速数据；

步骤二、求卫星动量轮稳态过程中的电流转速比统计特性；其中，统计特性包括均值和方差；

步骤三、根据步骤二中计算得到的电流与转速的比值的统计特性，利用休哈特控制图的门限确定准则确定休哈特单值控制图的门限值和休哈特移动极差控制图的门限值；

步骤四、在待评估的卫星动量轮受观测数据(i,w)中，选择卫星稳态段内电流值与转速值，i为卫星动量轮受观测电流值；w为卫星动量轮受观测转速值；

步骤五、根据步骤四所选择卫星稳态段内电流值与转速值；计算第i时刻的平均电流与平均转速的比值X_i，将X_i作为一个受控制的点；

步骤六、将步骤五所求的平均电流与平均转速的比值作为休哈特控制图的一个点，绘制在休哈特单值控制图中；

步骤七、将X_i与前一时刻X_i-1的差值的绝对值定义为极差R_i，计算公式为R_i＝|X_i-X_i-1|，将R_i绘制在休哈特移动极差控制图中；若R_i在步骤三休哈特移动极差控制图门限的上下限范围内判断电流转速比的波动性是正常的；

步骤八、若休哈特控制图上的受控制点X_i在休哈特单值控制图的上下限范围内，且R_i在步骤三休哈特移动极差控制图门限的上下限范围内，则判断卫星动量轮工作状态正常；将受控制点X_i的电流值与转速值进行储存；其中，休哈特控制图控制图包括步骤七得到的休哈特控制图单值图和步骤八得到的休哈特控制图移动极差图。

发明效果