[发明专利]一种航天动力故障诊断与健康评估方法及系统

说明书

本发明涉及一种航天动力故障诊断方法及系统，包括：基于多信号流图建立航天动力系统与系统已有测点之间的关系，将动力系统参数划分为能够直接测量系统故障的动力系统参数以及其余动力系统参数；实时根据箭地通信链路发送来的动力系统状态监测信息以及动力系统历史测试与飞行数据，获得动力系统参数；根据能够直接测量系统故障的动力系统参数进行分析口进行动力故障诊断；针对上述其余动力参数，基于分布式TEAMS‑RT算法建立故障诊断模型，结合统计与特征图映射的故障诊断方式进行动力故障诊断。

技术领域

本发明涉及一种基于多信号流图与分布式TEAMS-RT算法的航天动力故障诊断与健康评估技术，属于预测与健康管理技术领域。。

背景技术

重复使用运载器是指能快速穿越大气层往返于天地间，在执行任务后可返回地面并重复使用的一类新型飞行器，是当前世界航天运载器的发展的重要方向，是实现快速进入空间的重要手段。其与传统的一次性运载器相比，实现运载器故障诊断与健康管理功能，是实现运载器重复使用，提高其可靠性、安全性以及地面自主保障能力的重要保障。

重复使用运载器动力系统为了完成机地协同健康管理、日常检测维修、射前测试决策以及健康管理系统维护的功能，构建了重复使用运载器动力故障诊断与健康管理系统。

国内外在此领域开展了许多相关的基础研究工作，但其相关研究仍处于起步阶段，在动力故障诊断与健康管理系统设计、故障诊断与健康管理方法研究以及流程设计都需要进一步完善，才能达到工程可实施的条件。

发明内容

本发明解决的技术问题是：研制一种基于多信号流图与分布式TEAMS-RT算法的航天动力故障诊断与健康评估方法及系统，完成动力系统机地协同健康管理、日常检测维修、射前测试决策以及健康管理系统维护的功能。

本发明解决技术的方案是：一种航天动力故障诊断方法，包括：

基于FME(C)A分析，得到动力系统故障模式集合以及测量参数集合；其中，故障模式集合包括通过FME(C)A分析得到的所有故障模式，测量参数集合包括任一动力系统已有可测量参数的集合；

基于多信号流图分析方法,建立航天动力系统故障模式与系统测量参数之间的关系，将可检测的动力系统参数划分为动力系统单一故障参数集合以及具有故障模糊度参数集合，并得到故障模式集合与参数集合的映射关系表；单一故障参数集合指的是参数集合中的任一参数都只与唯一的故障模式相对应,具有故障模糊度参数集合指的是参数集中的任一参数都有两个或者两个以上的故障模式相对应，故障模式集合与参数集合的映射关系表指的是故障模式集合中任一故障模式与参数集合中表征此故障参数的对应关系；

对于动力系统单一故障参数集合，采取遍历查询方法进行故障诊断；对于动力系统具有故障模糊度的参数集合，基于多信号流图建立故障诊断D矩阵模型，在TEAMS-RT诊断算法的基础上，采用D矩阵合并的方法进行动力系统故障诊断。

优选的，所述对于动力系统单一故障参数集合，采取遍历查询方法进行故障诊断，主要包括：

(1)确定单一参数集中每个参数的包络范围；

(2)对单一故障参数集合中的参数进行归一化处理，将测量的参数数值与对应的包络范围进行比较，当参数在包络范围内，则用状态量“1”表示正常；如果测量的参数值在参数变化包诺范围之外，则用状态量“0”表示异常；将单一故障参数集合转变为动力系统健康状态特征集合；

(3)依据故障模式集合与单一参数集合的映射关系表，将参数集合中任一特征状态为“1”的参数映射到单一故障参数集，当单一故障模式集中某一故障映射的所有参数特征状态均为“1”时，则表示此故障发生，当某一故障映射的所有参数中,任一参数的特征状态为“0”时，则表示此故障未发生；

(4)在下一个采样周期内，进入下一次故障诊断，重复步骤(2)～(4)，直至故障诊断结束。