[发明专利]适用于极端环境下自动屏蔽位置传感器故障读数头的方法

说明书

适用于极端环境下自动屏蔽位置传感器故障读数头的方法：预设故障读数头输出数据对应规则；控制器内置四通道数据状态观测器，实时检测四个读数头对应的变量值；若读数头输出信号出现预设故障读数头输出数据对应规则中预设特征，则执行数据屏蔽算法；依据预设故障特征和数据屏蔽算法编写程序，在不影响设备运行的情况下实现故障读数头数据的自动屏蔽。本发明还包含相关的软件设计方案，并依据上述设计的四通道数据状态观测器原理编写程序。本发明实现了极端环境下光栅位置传感器故障读数头数据的自动屏蔽，用于多读数头光栅测角装置故障诊断及隔离。

技术领域

本发明涉及一种适用于极端环境下自动屏蔽位置传感器故障读数头的方法，具体涉及一种自动屏蔽天文望远镜光栅位置传感器故障读数头的方法。该方法可自动检测光栅位置传感器故障读数头并屏蔽该路信号以实现故障的有效隔离。

本发明是国家自然科学基金面上项目“极端环境下极大望远镜直接驱动系统非预期状态演化研究及评价方法”(11973065)和“南极大口径望远镜潜隐故障预警及无缝智能自愈策略的研究”(11373052)的成果，本成果得到国家留学基金资助。

背景技术

天文技术发展日新月异，望远镜为天文学的发展提供设备基础。为尽可能降低人类活动对天文观测造成的影响，望远镜大多工作于人迹罕至、自然恶劣的极端环境下，例如：南极。Dome A是目前公认地球上最好的天文观测台址，中国目前已有包括中国南极之星小型天文望远镜阵(CSTAR)和南极巡天望远镜(AST3-1和AST3-2)等多台望远镜工作于此。南极天文台项目也已步入实施阶段。工作于极端环境下天文望远镜故障的及时检测与处理既能提高望远镜的运行效率，又能为天文观测赢得宝贵时间。

天文望远镜是一套复杂的光机电动态系统，故障种类繁多，其中光栅位置传感器读数头输出信号故障是最常见的一种。目前光栅位置传感器读数头输出信号故障依靠人为干预判断，没有方法可实现自动屏蔽故障读数头输出信号并在不影响望远镜运行的前提下自动实现故障的隔离。

为提高天文望远镜运行可靠性，光栅位置传感器采用多读数头的设计方案。该方案一方面可提高望远镜运行精度，另一方面还可以起到冗余备份作用。以南极巡天望远镜AST3-3为例，高度轴和方位轴的光栅位置传感器读数头均采用四均布法安装。读数头安装位置简图如图1所示。

发明内容

本发明目的是提供一种适用于极端环境下自动屏蔽光栅位置传感器故障读数头数据的方法。该方法可自动屏蔽天文望远镜光栅位置传感器故障读数头数据，在不影响天文望远镜运行且保证运行精度的前提下实现该故障的有效隔离。

完成上述发明任务的技术方案是，一种适用于极端环境下自动屏蔽位置传感器故障读数头的方法，其特征在于，步骤如下，

预设故障读数头输出数据对应规则；

控制器内置四通道数据状态观测器，实时检测四个读数头对应的变量值；

若读数头输出信号出现预设故障读数头输出数据对应规则中预设特征，则执行数据屏蔽算法；依据预设故障特征和数据屏蔽算法编写程序，在不影响设备运行的情况下实现故障读数头数据的自动屏蔽。

所述预设三种故障读数头输出数据对应规则是：

规则1：故障读数头输出恒为零，即：

R₁:＝PosHeadx(t)＝PosHeadx(t+1)＝0，其中x＝1,2,3,4，且t≥0，

规则2：故障读数头输出为非零常数，即：

R₂:＝PosHeadx(t)＝PosHeadx(t+1)＝C，其中x＝1,2,3,4，且t≥0，C≠0，

规则3：故障读数头输出无序变化，即：