收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于有向图模型的故障诊断方法研究及其在航天中的应用

宋其江  
【摘要】: 故障诊断技术是航天器安全、可靠运行的保障。本文研究了基于有向图模型的航天器故障诊断方法。该方法能够描述复杂系统的故障传播机理以及系统元素间的因果关系,是一种基于深层知识的诊断方法,而且缓解了诊断知识获取瓶颈问题,能够对某些未预知的故障进行识别。因此该方法为航天器故障诊断技术的研究提供了一种新的途径。本论文的主要目的是通过对基于有向图模型的诊断方法的研究,找到适用于航天器在轨自主诊断的方法。为了这样的目的,本论文主要进行如下几方面的研究工作。 针对航天器故障诊断领域的特点,本文将故障传播有向图和符号有向图(SDG)两种系统描述方法的优点结合起来,提出了一个基于分层有向图的定性诊断模型。它具有SDG模型固有的良好完备性,又能够清楚的反映部件间的连接作用关系,同时对该模型采用了有向图分层策略,并利用测试节点间的定性关系来回溯搜索不相容支路找出故障源候选集合,而且可以根据故障可能性对候选故障源进行的排序。最后将该方法应用到卫星一次电源系统,验证了该方法的有效性。 航天器的故障样本和诊断经验的不足,给建模带来了困难,因此,本文采用了根据系统正常的工作模式进行建模的思想,建立系统诊断模型。另外,航天器的许多系统具有多种工作模式,系统关键变量间的定性关系随着工作模式的改变而变化。由于传统SDG模型对这种变化的定性关系的表达还不够完备,采用这种模型进行故障诊断,将会导致诊断分辨率低的问题出现。因此,本文将模糊理论引入到SDG模型中来,提出了一种基于SDG模型和模糊理论相结合的模糊SDG模型。节点变量变为模糊变量,它的每一个模糊子集代表了一种工作模式下的状态;节点间的定性关系通过模糊关系矩阵来表达。通过回溯搜索模糊不相容支路来找出故障源候选集合。实例分析表明了该方法的有效性。 对于前面提出的基于模糊SDG的方法,如果模型中存在不可测量节点,该诊断系统将无法进行诊断推理。为了解决该问题,提出了基于模糊SDG模型和贝叶斯推理相结合的模糊-概率SDG模型。该模型节点间的定性关系用条件概率表(CPT)来表达,通过贝叶斯的不确定性推理和不相容支路的判断,可以在不可测节点存在的情况下,完成不确定性推理,找出故障源候选集合。最后建立了某卫星一次电源系统的诊断模型,故障诊断的仿真结果验证了该方法的有效性。 故障诊断的准确性依赖于系统模型的精确性,为了提高诊断模型的精确性,在以往建模方法的基础上,本文提出了利用定性趋势分析(QTA)技术来辅助建模的方法。趋势分析能够为SDG模型提供充足的定性趋势信息,通过分析这些信息,可以找出节点变量的工作阈值区间,还有节点变量间的多值逻辑关系。最后,本文提出了结合了其它建模方法的综合建模策略,并针对前面提出的模糊-概率SDG模型给出了建模的步骤。将上面提出的方法应用到某卫星一次电源系统中,建立了更为精确的诊断模型,诊断的仿真结果表明该辅助建模方法提高了诊断的准确性。 故障检测的核心问题是传感器的分布问题。针对有向图模型,分别给出了基于可观测性和可靠性的传感器设计方案,并进行了实例分析。最后,通过综合分析前面的研究,提出了新的可靠性设计思想,并对可靠性问题进行了形式化描述,接着给出了基于可观测性和可靠性的传感器分布设计方案。该方案综合考虑了可观测性、可靠性等要求,采用贪婪启发式算法实现了该方案。仿真结果表明该方案满足了可观测性和可靠性的要求,能够快速提高系统的可靠性,更适合系统设计的需要。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:V467

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周雅莉;基于人工智能的故障诊断方法的新发展[J];北京机械工业学院学报;1999年04期
2 蔡光斌;胡昌华;蔡艳宁;周涛;;基于定性推理的开关∕继电器电路故障诊断[J];系统仿真学报;2006年S2期
3 张登峰;郝伟;郝旺身;董辛旻;;模糊综合评判在风力发电设备诊断中的应用[J];机床与液压;2011年19期
4 沈枫;王孟莲;梁树甜;;基于神经网络和混合编程的整流桥故障诊断研究[J];船电技术;2011年10期
5 方桂花;赵永;李绪省;;模糊Petri网在液压泵故障诊断中的应用研究[J];机床与液压;2011年19期
6 李建福;;跟踪判断筛检法在液压系统故障诊断中的应用[J];江汉石油职工大学学报;2011年03期
7 连伟;王汉章;;工程机械液压系统故障的现场检测与诊断[J];黑龙江交通科技;2011年10期
8 洪贝;胡昌华;姜学鹏;;基于证据理论聚类算法的故障诊断[J];南京航空航天大学学报;2011年S1期
9 熊天翔;;飞机健康管理综述[J];科技资讯;2011年29期
10 田璧元,贾新华;微机辅助电路调试中的故障诊断[J];华北电力大学学报;1991年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 鲍忠贵;白方周;;故障诊断的模型跟踪法[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
2 刘仁德;胡申辉;徐家倬;;磨煤机的故障诊断[A];第十届全国设备监测与诊断技术学术会议论文集[C];2000年
3 戴乐云;李建康;;振动信号时间序列建模在故障诊断中的应用[A];振动工程学报(工程应用专辑)[C];2001年
4 李晓栋;胡清华;;汽轮机故障诊断文本支持系统的研究与建立[A];2004电站自动化信息化学术技术交流会议论文集[C];2004年
5 王航;于歆杰;;遗传算法在故障诊断中应用的新方法[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
6 单鸿鹏;关月红;;频谱分析技术在滚动轴承故障诊断中的应用[A];设备监测与诊断技术及其应用——第十二届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2005年
7 张珍;韩厚德;陈宝忠;;基于卫星通信的船舶冷藏集装箱远程故障诊断系统[A];制冷空调新技术进展——第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年
8 卫红梅;段滋华;;高速回转轴油膜振荡故障诊断分析[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
9 阳能军;汤伟;龙宪海;雷涛;;EMD及其在声发射检测中的应用研究[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年
10 蔡勇;王晓武;潘卫明;;基于瞬时转速的斯特林发动机循环系统故障诊断研究[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄安华;液压制动系统的故障诊断[N];中国汽车报;2002年
2 李萍;济钢EAM离线网络点检和故障诊断管理系统开发应用[N];世界金属导报;2007年
3 胡荣山 马巍;上海海大一课题列入国家“863”计划[N];中国船舶报;2007年
4 孙建阳 刘波;小型渔船柴油机故障诊断与排除[N];中国渔业报;2008年
5 见习记者 仝亚娜;孙彦广:冶金故障诊断设备前景广阔[N];机电商报;2005年
6 小田;网卡故障诊断[N];中国电脑教育报;2000年
7 陈全东;干式复合“粘边”故障诊断[N];中国包装报;2003年
8 龚献荣;大型天然气装置实现网络化监测[N];中国化工报;2005年
9 周传勇 杜慧;济钢网络化设备点检与故障诊断管理系统上线运行[N];世界金属导报;2008年
10 汤怀京;WLAN也有“线”[N];中国计算机报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋其江;基于有向图模型的故障诊断方法研究及其在航天中的应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 陈非;基于过程信息融合的旋转机械信息(火用)故障诊断研究[D];华中科技大学;2010年
3 冯志鹏;计算智能在机械设备故障诊断中的应用研究[D];大连理工大学;2003年
4 何小斌;基于统计学方法的自适应过程监控与故障诊断[D];上海交通大学;2009年
5 高东;基于定性趋势分析的SDG故障诊断方法及其工业应用研究[D];北京化工大学;2010年
6 宋凯;基于PLS的统计质量监控研究与应用[D];浙江大学;2005年
7 李敏;复杂机械基于数据的建模与故障诊断[D];太原理工大学;2010年
8 鲁峰;航空发动机故障诊断的融合技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
9 蒋斌;机电系统故障诊断的理论与应用研究[D];浙江大学;2002年
10 盛晨兴;挖泥船动力机械远程诊断系统关键技术研究[D];武汉理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘艳红;基于粒计算的蒸汽锅炉系统SDG故障诊断研究[D];太原理工大学;2011年
2 孟宪明;基于定性仿真的高压加热器故障诊断[D];重庆大学;2008年
3 张玎;基于工艺流程及控制图(P&ID)的SDG自动建模方法研究[D];北京化工大学;2005年
4 龚婷婷;基于主元分析方法的炼油厂蒸馏过程故障诊断研究[D];华南理工大学;2010年
5 王明秀;大型汽轮发电机故障诊断专家系统诊断处理子系统的研究[D];华北电力大学;2001年
6 刘峰;基于神经网络的水轮发电机组振动故障诊断专家系统的研究[D];西安理工大学;2003年
7 许东;地空导弹混合智能故障诊断专家系统的设计与实现[D];西北工业大学;2002年
8 石金彦;基于规则的数据挖掘方法在故障诊断中的应用[D];郑州大学;2003年
9 周春健;基于小波变换的旋转机械故障诊断[D];南京航空航天大学;2004年
10 陈洁;基于Web的远程监测与故障诊断系统研究[D];武汉科技大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026