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[发明专利]一种航天器可重构性的表征、判定和量化方法-CN202310761247.4在审
发明人：王大轶;屠园园;张香燕;符方舟;张昊鹏;杨泽龙 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2023-06-26 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： G06F30/15 文献下载
摘要：一种航天器可重构性的表征、判定和量化方法，首先，对航天器故障模式集和资源配置包络进行了分析，建立了系统状态方程；然后，对重构目标进行了逐层分解，给出了统一框架下重构目标的数学表达；在此基础之上，建立了资源配置到重构目标的映射关系，得到了反映该映射关系的可重构性矩阵，实现了系统重构能力的数学表征；基于可重构性矩阵的行列式分析，确定了资源配置到重构目标映射关系的连通性，实现了系统重构能力的准确判定；基于可重构性矩阵的最小特征值分析，衡量了将资源配置映射到重构目标的难易程度，进而建立了可重构度指标体系，实现了系统重构能力的完备量化，为空间飞行器实现自主重构提供定量依据。
一种航天器可重构性表征判定量化方法

[发明专利]航天器自主诊断重构过程的诊断与重构一体化设计方法-CN202310777376.2在审
发明人：王大轶;符方舟;屠园园;张香燕;林海淼;赵小宇 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2023-06-28 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种航天器自主诊断重构过程的诊断与重构一体化设计方法，包括：建立航天器控制系统的连续时间状态方程和离散时间状态方程；根据离散时间状态方程得到与诊断时间相关的系统输入输出模型；根据系统输入输出模型得到与诊断时间相关的故障估计表达式；根据连续时间状态方程和状态反馈控制增益得到无故障情况下航天器的控制输入；根据与诊断时间相关的故障估计表达式和无故障情况下航天器的控制输入得到与重构时机相关的系统控制率。本发明可有效提升诊断重构过程的协同程度，同时优化诊断时间与重构时机，实现故障诊断与系统重构的一体化设计。
航天器自主诊断过程一体化设计方法

[发明专利]一种航天器轻量化自主系统重构方法-CN202310778568.5在审
发明人：王大轶;符方舟;屠园园;张香燕;林海淼;史文华 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2023-06-28 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种航天器轻量化自主系统重构方法，其中，该方法包括：建立航天器正常情况下的状态方程和故障情况下的状态方程；根据正常情况下的状态方程和故障情况下的状态方程，得到故障估计器；根据期望跟踪模型、正常情况下的状态方程和故障情况下的状态方程，构建标称控制器；根据期望跟踪模型得到重构控制器；根据标称控制器和重构控制器得到异常状态监测‑系统重构执行的处理机制。本发明有效降低了系统重构过程所需处理的数据量、突破器上资源的严苛约束，为实现航天器上自主系统重构提供解决方案。
一种航天器量化自主系统方法

[发明专利]基于正常和故障一体化设计的主被动结合自主重构方法-CN202310761236.6在审
发明人： 屠园园;王大轶;张香燕;符方舟;张昊鹏;杨泽龙 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2023-06-26 - 公布日： 2023-10-17 - 主分类号： G05B11/42 文献下载
摘要：本发明基于正常和故障一体化设计的主被动结合自主重构方法，首先，构建故障模式集并得到与之对应的资源配置集；然后，确定可重构的故障模式子集及其相对应的资源配置子集，并找出其中的最小可重构资源配置子集；其次，确定各个最小配置的扩展配置集，并将故障模式集划分成与各扩展配置集相对应的故障子集；接着，对每一个故障子集进行正常与故障模式一体化设计，得到可处理子集中所有故障的自下而上可扩展控制律，并对其进行优化，形成一个主被动结合重构控制库；最后，设计一个决策模块，使每一个故障唯一对应控制库中某个控制律。该发明相比于被动重构方法提升了性能，相比于主动重构方法降低了运算复杂度。
基于正常故障一体化设计被动结合自主方法

[发明专利]面向可诊断性可重构性量化的闭环系统极限能力确定方法-CN202310763747.1在审
发明人： 屠园园;王大轶;张香燕;符方舟;林海淼;史文华 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2023-06-26 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：面向可诊断性可重构性量化的闭环系统极限能力确定方法，属于航天器总体技术领域。首先，建立航天器控制系统的状态空间模型以建立标称系统的传递函数模型；然后，对标称系统传递函数模型进行左右互质分解；其次，构建航天器故障模式集并建立不同故障下系统的传递函数模型；接着，挖掘航天器在长期运行过程中资源配置的在轨变化规律，基于资源配置的在轨变化规律确定当前系统参数，由此更新故障模型；确定航天器当前可处理的最大故障的传函范数边界以确定系统当前可处理的故障模式包络。本发明量化了系统闭环反馈机制对抗故障的最大能力，揭示了闭环系统对故障的极限能力。
面向诊断性可重构性量化闭环系统极限能力确定方法

[发明专利]一种航天器轻量化自主故障诊断方法-CN202310780419.2在审
发明人：王大轶;符方舟;张香燕;屠园园;张昊鹏;杨泽龙 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2023-06-28 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种航天器轻量化自主故障诊断方法，其中，该方法包括：建立航天器控制系统的状态方程；构建信息优选模型；根据信息优选模型构建优选等价空间模型；根据优选等价空间模型构建动态特征方程；根据故障时序、故障模式总数、用信息数量和动态特征方程，得到最优信息优选模型；根据最优信息优选模型得到航天器的轻量化故障诊断残差；根据航天器的轻量化故障诊断残差得到轻量化故障诊断残差的参数矩阵；根据轻量化故障诊断残差的参数矩阵得到轻量化故障诊断评价函数；根据轻量化故障诊断评价函数构建诊断阈值，根据诊断阈值判断航天器是否故障。本发明降低了器载计算机所需处理的信息维数，实现了航天器的自主故障诊断。
一种航天器量化自主故障诊断方法

[发明专利]一种航天器自主诊断重构的正常和故障一体化设计方法-CN202310763762.6在审
发明人：王大轶;屠园园;符方舟;张香燕;林海淼;史文华 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2023-06-26 - 公布日： 2023-10-13 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：一种航天器自主诊断重构的正常和故障一体化设计方法，首先，建立航天器控制系统的状态空间模型并对系统不确定性进行数学建模；然后建立故障和故障后系统模型间的映射关系并利用代价函数对故障系统的性能进行评价；其次，将不确定系统代价函数的求解转换成对应确定系统修正代价函数的求解并确定修正代价函数的可容许阈值；接着，确定系统可重构的故障集并将其划分为子集；最后，对不同子集进行正常模式和故障模式一体化设计得到一个可处理正常模式及该子集中所有故障模式的可靠控制器，并对其进行优化以降低过保守性。该发明平衡了正常模式下的标称性能和故障模式下的可重构性，保证了系统在不同模式下均具备良好性能。
一种航天器自主诊断正常故障一体化设计方法

[发明专利]考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法和系统-CN201911024943.7有效
发明人：刘成瑞;屠园园;刘细军;徐赫屿;高莉;李文博;刘文静;段文杰 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2019-10-25 - 公布日： 2022-09-27 - 主分类号： G06Q10/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种考虑不确定干扰的航天器在轨健康状态评估方法和系统，该方法包括：建立包含干扰与时间约束的航天器故障模型；对所述航天器故障模型进行解析，确定可重构评价指标；确定航天器故障模型对应的黎卡提微分方程，对黎卡提微分方程进行求解，得到黎卡提微分方程半正定矩阵解的最小值γ*；将γ*代入所述可重构评价指标，对所述可重构评价指标进行求解，得到航天器在轨健康状态评估结果。本发明综合考虑时间约束、任务要求以及故障引起的可靠性下降等因素设计了健康评估指标，并利用精细积分思想对指标进行了高速度、高精度、高稳定度的解算，从而实现了受扰系统健康状态的在轨快速评估。
考虑不确定干扰航天器健康状态评估方法系统

[发明专利]一种适用于航天器平台系统的可重构性设计方法-CN202010071067.X有效
发明人：王大轶;刘成瑞;屠园园;李文博;徐赫屿;刘文静;左子瑾 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2020-01-21 - 公布日： 2021-04-13 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：一种适用于航天器平台系统的可重构性设计方法，属于航天器总体技术领域。包括如下步骤：建立执行器失效故障情况下能量及时间受限系统的状态空间模型；基于任务需求与安全要求，设定航天器在单位能耗下必须可恢复的最小状态包络，确定给定能量与时间约束下的系统可恢复状态域与系统结构参数之间的关系；根据可恢复状态域的内、外切椭球，建立航天器可重构性量化指标——可重构度与系统结构参数之间的关系；基于可重构性量化指标与系统结构参数之间的关系，以控制机构的安装参数为变量、以系统可重构度为目标函数，对航天器控制机构的安装构型进行优化。
一种适用于航天器平台系统可重构性设计方法

[发明专利]一种航天器在线重构时机优化方法-CN202010071068.4有效
发明人：王大轶;李文博;屠园园;刘成瑞;左子瑾;赵小宇 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2020-01-21 - 公布日： 2020-12-18 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：一种航天器在线重构时机优化方法，属于航天器总体技术领域，包括如下步骤：S1、建立航天器系统故障模型；所述故障包括乘性故障和加性故障；S2、基于期望控制目标和S1中所述的航天器系统故障模型；获得航天器系统的闭环模型；S3、设定故障后性能下降程度的可容许阈值，根据航天器系统的闭环模型，求解不同时间段的Lyapunov方程，获得包含重构时机的航天器系统可重构参数值；S4、以S3中所述的航天器系统可重构参数值最大为目标函数，以航天器系统故障检测时间、航天器系统任务完成时间、控制输入为约束，重复S2～S4，获得航天器在线最优重构时机。
一种航天器在线时机优化方法

[发明专利]一种基于可重构性的受扰系统构型优化方法及系统-CN202010059767.7有效
发明人：王大轶;屠园园;刘成瑞;李文博;刘文静;张香燕;赵小宇 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2020-01-19 - 公布日： 2020-11-20 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：一种基于可重构性的受扰系统构型优化方法及系统，本发明专利将干扰影响纳入航天器系统的可重构性分析过程，在硬件备份冗余数量一定的条件下，以可重构度最大化为目标，通过优化系统的安装构型，提高已有硬件设备分配的合理性，充分利用不同硬件设备之间的内在关联关系，最大限度地发挥已有硬件设备的功能潜力，使得系统在故障情况下能够以尽可能小的代价恢复既有功能，提升航天器系统的自主重构能力。本发明方法与现有方法相比，不仅能够确保航天器系统既有的功能、性能保持不变，而且可以有效提升系统的可重构性，从而可以实现正常模式与故障模式的一体化设计，确保星上的有限资源得到全面的开发与利用。
一种基于可重构性系统构型优化方法

[发明专利]一种可恢复状态域的受限系统可重构性包络确定方法-CN202010059763.9有效
发明人：王大轶;屠园园;李文博;刘成瑞;张香燕;赵小宇;林海淼 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2020-01-19 - 公布日： 2020-10-23 - 主分类号： B64G99/00 文献下载
摘要：一种可恢复状态域的受限系统可重构性包络确定方法，属于空间技术领域。本发明通过理论分析与仿真验证，能够在时间与能量的约束条件下，给出航天器系统的最大可重构性包络，对受限系统实现可重构性的量化分析，并可用于优化航天器系统配置和容错控制算法，实现航天器系统健康状态的在轨监测与故障的自主处理，提升航天器系统的自主重构能力。本发明专利与现有方法相比，利用精细积分算法进行航天器系统可重构性包络的求解，具有精度高、计算量小、易于实现等优势，在实际应用中具有足够的灵活性与适用性。
一种可恢复状态受限系统可重构性包络确定方法

[发明专利]一种航天器可重构性评价方法-CN202010071106.6在审
发明人：王大轶;屠园园;刘成瑞;李文博;左子瑾;李佳宁 -专利权人：北京空间飞行器总体设计部
申请日： 2020-01-21 - 公布日： 2020-05-19 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：一种航天器可重构性评价方法，属于航天器总体技术领域，综合考虑时间约束、性能下降程度、各向重构能力分布以及可靠性下降影响。首先，给出了一种基于积分二次型函数的评价指标形式；然后，通过对指标内的权值矩阵进行详细设计，将系统的重构能力分布情况与故障引起的可靠性下降影响引入评价指标；最后，通过仿真实例，验证了本专利所提评价方法的有效性和正确性。本发明专利综合考虑了能量有限、时间受限、干扰影响等限制约束问题，更加贴近于工程实际背景，可以使设计人员了解系统在实际性能约束下的真实重构能力大小。
一种航天器可重构性评价方法

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