[发明专利]一种运载火箭伺服机构卡死故障诊断方法和系统

说明书

本发明公开了一种运载火箭伺服机构卡死故障诊断方法，包括根据摆角信息计算摆角偏差；根据摆角偏差确定伺服摆角伸缩标志；根据伺服摆角伸缩标志判断伺服机构摆角是否异常；如果伺服机构摆角正常，则认为伺服机构未发生卡死故障；如果伺服机构摆角异常，则进一步判断箭体姿态角偏差是否异常；如果箭体姿态角偏差正常，则认为伺服机构未发生卡死故障；如果箭体姿态角偏差异常，则认为伺服机构发生卡死故障。发明能够实现快速诊断伺服机构卡死故障，进一步实现了摆角重构，达到故障条件下运载火箭稳定控制、可靠性高的效果。

技术领域

本发明属于运载火箭姿态控制系统技术领域，具体涉及一种运载火箭伺服机构卡死故障诊断方法和系统。

背景技术

伺服机构为运载火箭姿控系统的执行机构，控制系统通过伺服机构的伸缩牵动发动机喷管的摆动，从而实现火箭飞行时俯仰、偏航、滚动姿态角的控制。伺服机构相关故障一旦发生，其后果将是致命性的，轻则形成较大姿态偏差，偏离预定轨道，重则导致姿态失稳。因此对伺服故障的故障诊断显得尤为重要，如果能准确诊断出伺服故障并采取补救措施，则有可能会阻止火箭的失败。

伺服机构卡死故障为运载火箭液压伺服机构的主要故障模式。现有技术对卡死故障发生后控制指令重分配研究的较多，有伪逆法、线性规划法、不动点法等，对于卡死故障的诊断与检测研究的方法相对较少。有学者提出一种基于参考模型的伺服系统在轨故障诊断处理系统及方法，该方法诊断的故障类型较多，但诊断需要的时间较长效率较低；还有学者提出利用扩展多模型自适应估计故障的方法，但该方法需要建立各种故障模型，对未知故障的处理能力一般。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种运载火箭伺服机构卡死故障诊断方法和系统，本发明解决了伺服机构卡死故障难以诊断以及诊断效率低，进而导致控制失效的技术问题。本发明能够实现快速诊断伺服机构卡死故障，进一步实现了摆角重构，达到故障条件下运载火箭稳定控制、可靠性高的效果。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种运载火箭伺服机构卡死故障诊断方法，包括：

根据摆角信息计算摆角偏差；摆角信息包括伺服参考模型输出和伺服机构摆角反馈；

根据摆角偏差确定伺服摆角伸缩标志；

根据伺服摆角伸缩标志判断伺服机构摆角是否异常；

如果伺服机构摆角正常，则认为伺服机构未发生卡死故障；

如果伺服机构摆角异常，则进一步判断箭体姿态角偏差是否异常；

如果箭体姿态角偏差正常，则认为伺服机构未发生卡死故障；

如果箭体姿态角偏差异常，则认为伺服机构发生卡死故障。

进一步的，伺服参考模型输出为伺服参考模型接收摆角指令后输出的值；伺服参考模型为伺服特性模拟传递函数；

伺服机构摆角反馈为伺服机构接收摆角指令后的实际输出值，为传感器测量值。

进一步的，摆角偏差＝伺服参考模型输出-摆角反馈。

进一步的，根据摆角偏差确定伺服摆角伸缩标志的方法包括：

将摆角偏差与伺服工作门限M1相比较；

当摆角偏差＞M1，令伺服摆角伸缩标志为1；

当摆角偏差＜-M1，令伺服摆角伸缩标志为-1；

当-M1≤摆角偏差≤M1，令伺服摆角伸缩标志为0。

进一步的，根据伺服摆角伸缩标志判断伺服机构摆角是否异常的方法包括：