[发明专利]基于事件驱动的航天器交会故障诊断与滤波器设计方法

说明书

基于事件驱动的航天器交会故障诊断与滤波器设计方法，本发明涉及航天器交会故障诊断与滤波器设计方法。本发明的目的是为了解决现有航天器交会系统中，总线带宽占用率大，数据传送消耗能量大的问题。过程为：一、建立航天器交会系统的状态空间模型；二、设计加权故障函数；三、设计基于动态事件驱动的FDF的增益矩阵，建立事件驱动条件下的增广残差系统；四、根据FDF的增益矩阵得到残差信号和控制输入；五、设计动态事件驱动机制，使三中的获得的增益矩阵成立；六、根据残差信号，设计残差评价函数；七、设计残差评价函数阈值，根据残差评价函数完成航天器交会系统的故障诊断。本发明用于航天器交会故障诊断与滤波器设计领域。

技术领域

本发明涉及航天器交会故障诊断与滤波器设计方法。

背景技术

空间航天器自主交会对接是许多航天任务中的重要问题。航天器一般造价十分昂贵，其交会对接成功与否常常具有非常重要的意义。在主从空间航天器交会对接过程中，可靠性是它的一个重要指标。然而，在交会过程中航天器的组成元件，尤其是测量主从航天器之间距离的测量传感器极有可能会发生故障。因此，为了提高空间航天器交会的鲁棒性和可靠性，我们设计了故障诊断滤波器(FDF)用以及时检测航天器交会系统可能发生的故障。

航天器交会系统中，传感器测量得到的数据需要通过总线传输到控制器，在传统的连续数据传输以及周期采样传输机制下，大量不必要的数据包通过总线进行传输，总线带宽占用率高而且会造成由大量数据传输产生的传送消耗能量大，浪费总线资源。由于总线带宽受限，需要在保证航天器交会系统性能的前提下减少数据传送，降低总线带宽的占用率以及由数据传输传送消耗的能量，因此，设计了动态事件驱动机制用于减少不必要的数据传输。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有航天器交会系统中，总线带宽占用率大，数据传送消耗能量大的问题，而提出基于事件驱动的航天器交会故障诊断与滤波器设计方法。

基于事件驱动的航天器交会故障诊断与滤波器设计方法具体过程为：

步骤一、建立航天器交会系统的状态空间模型；

步骤二、设计加权故障函数；

步骤三、基于步骤一建立的航天器交会系统的状态空间模型，设计基于动态事件驱动的FDF的增益矩阵，建立事件驱动条件下的增广残差系统；

步骤四、根据FDF的增益矩阵得到和x(t)，然后根据和u(t)＝Kx(t)，得到残差信号r(t)和控制输入u(t)；

式中，为航天器交会系统滤波器状态向量，x(t)为航天器交会系统状态，C_f、D_f为滤波矩阵，为动态事件驱动条件下的FDF输入，K为控制器；t为连续时间；

步骤五、设计动态事件驱动机制，使步骤三中的获得的增益矩阵成立；

步骤六、根据步骤四产生的残差信号r(t)，设计残差评价函数；

步骤七、设计残差评价函数阈值，根据残差评价函数完成航天器交会系统的故障诊断。

本发明的有益效果：

本发明航天器交会系统在动态事件驱动条件下的同步故障诊断与滤波器设计，主要包括基于故障诊断滤波器设计，以及动态事件驱动机制的设计方法。

本发明建立航天器交会系统的状态空间方程；设计加权故障函数提高故障诊断性能；基于航天器交会系统的状态空间模型，设计基于动态事件驱动的FDF的增益矩阵，建立事件驱动条件下的增广残差系统；设计动态事件驱动机制；根据残差信号r(t)，设计残差评价函数；设计残差评价函数阈值，根据残差评价函数完成航天器交会系统的故障诊断。