故障诊断综合大作业..doc

空间站的安全监测与自主维护装置构思 机自24 王东岳 2120101087 背景与意义 在过去的几十年中,世界各国在发展航天技术的过程中,由于错综复杂的原因,发生了数以千计的事故,数以万计的故障。特别在研制初期这种情况尤为明显,可以说世界各国的航天器是在不断出现事故和故障中发展起来的。当前,发展载人航天技术已成为世界航天的发展热点,空间站更是其中的一位佼佼者。它是一项投资巨大、技术复杂的综合性大型航天工程,因此加强空间站的安全保障,尤其是设计初期的安全计划则成了一项必不可少的关键工作,其中故障监测报警、诊断和恢复技术成为航天事业中保障航天器安全,提高可靠性,降低风险的有效对策。 空间站是机械、电子、材料、控制、推进、能源、通讯以及航天医学和生物学、计算机技术、遥感技术、天体物理等多学科必威体育精装版的尖端成果的协同运用，造价极其昂贵的大型复杂系统，而且要在数以年计的任务时间内可靠运行。因此，空间站的设计 必须要求具备故障检测和诊断能力，这是提高空间站可靠性的极为重要的补充，也是空间站设计中的一个不容忽视的至关重要的环节。 二、国内外展综述 故障检测、报警与诊断技术随着80年代初期以来人工智能和专家系统技术在各个民用行业的兴起和成功应用,在载人航天事业中占有越来越关键的地位。故障诊断系统已与空间站的各分系统,各软、硬件配置集为一体。以空间站站上火灾的预防和控制方法的具体应用也可看出故障检测、报警与诊断技术的渗透:故障检测系统实时监测站上环境中的温度、放射线、烟雾因子以及空气化学成分等的变化,或产生报警,或由诊断系统诊断后提出对策,由站上的多专家系统(站上二氧化碳,氮,Halan1301为灭火专家) 进行故障隔离。 故障检测诊断技术一直是载人航天器发展的一大特色,经历了60年代简单的状态监测(水星号),70年代初的基于算法的故障监测(阿波罗计划)和80年代基于知识的智能诊断(航天飞机),智能诊断进一步发展到目前的基于模型的自主诊断(空间站)。基于模型的故障诊断方法已成为目前故障诊断方法的研究热点,它结合系统的物理特性和有限的经验知识有效地进行诊断。基于模型的诊断专家系统尤其适合于经验知识少,领域专家与能力较弱的空间站站上故障诊断、隔离和恢复,对紧急的、危及航天员安全和空间站安全的故障进行自主诊断和局部处理。 国内对航天器在轨故障检测和诊断技术研究较晚，主要由航空航天研究院校所承担。北京控制工程研究所研制出了卫星控制系统实施故障诊断专家系统原型（SCRDES） 故障诊断体系结构 (1)诊断技术与知识表示方法 以基于模型的知识表示方法建立起来的诊断系统采用系统的分析模型,通过仿真值与实测值的比较(期望值)以实现故障的检测定位。 (2)诊断系统的知识获取 利用故障模式与影响分析(FMEA),将系统设计、可靠性和故障诊断结合起来,可以提供知识获取的通用方法。该类诊断系统是以故障树模型实现知识的表示,利用故障树分析的已有成果,将诊断所需要的信息加入到故障树的每节点上,形成新的故障树,作为诊断的依据。 (3)诊断系统的推理策略 正向推理、反向推理、元级推理和不精确推理相结合的推理策略。正向推理又称数据驱动的推理,这是一个由故障征兆到故障的推理过程。反向推理又称目标驱动的推理,这是一个故障假设与排除的过程。针对每一个可能的故障,都能产生一个故障假设。当证据推翻假设,推理机制要排除该假设的故障。元级推理是关于元知识的推理,主要用于系统级诊断,完成诊断任务的分由于诊断知识的不完全性、不确定性和模糊性,需要采用不精确推理处理该类知识。不精确推理常采用确定性因子CF值作为推理前提和结论的度量。不精确推理诊断与人机对话相结合,就使 得诊断系统更为完善。 空间站自主融合诊断系统的基本处理 最终形成的融合诊断系统的基本处理模型如上图所示。它既体现检测层、特征层和决策层的层次结构，也体现了数据融合、数据关联、知识融合和数据采掘等融合诊断系统的基本内容，以及层次与内容之间的对应关系。 关键性技术及技术路线 建模技术 基于模型故障诊断结果的准确性和精度完全依赖于所建立的模型，们可以引进国外比较成熟的障诊断建模系统软件,如Qual-tech Systems公司的TEAMS等系列软件,并在此基础上开发出自己的故障诊断软件系统。 基于模型和其他故障诊断方法相结合技术 基于模型技术有自身的缺点,如对于已建模的故障比较容易诊断,对于模型未能包含的故障不容易解决等问题。因此,应开展人工神经网络、模糊逻辑、统计学以及信息融合技术和基于模型故障诊断技术相结合的混合诊断技术的研究。 故障诊断组件化技术的深入研究 目前,由于航天器故障诊断专家系统的可维护性和可继承性差,因此所开发的故障诊断系统,成本高、性能较差。