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《哈尔滨工程大学》 2004年
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故障诊断与容错技术及其在组合导航系统中的应用研究

钱华明  
【摘要】:故障诊断与容错控制技术是一门应用型边缘学科,它的理论基础涉及现代控制理论、计算机工程、数理统计、信号处理、模式识别、人工智能以及相应的应用学科,它的出现、兴起与迅速发展,是实际应用需求与多学科理论发展两个方面交替作用的结果。随着现代自动化技术水平的不断提高,各类工程系统的复杂性大大增加,系统的可靠性与安全性已引起社会各界广泛高度的重视。因此,开展故障诊断与容错控制技术的研究,切实保障现代复杂系统的可靠性与安全性,具有十分重要的意义。 目前电子战和导航技术的发展使舰船导航系统的结构和任务需求日益复杂,对其控制精度和稳定度的要求也越来越高,而容错控制及故障检测与诊断为提高导航系统的可靠性、可维性和有效性开辟了一条新途径,成为当今导航领域的一个研究重点。本文从研究系统的可靠性为出发点,对组合导航系统故障诊断和容错控制进行了深入的研究。 系统地介绍了故障诊断的内容及方法和容错设计方法;并针对舰船综合导航系统,对目前国内外应用故障诊断和容错技术进行设计的几种典型的综合导航系统进行了分析研究。 组合导航系统故障检测通常采用基于卡尔曼滤波器的设计方法,其检测性能主要取决于残差对故障的敏感度。本文对x~2检验法进行了研究,提出了基于双状态x~2检验法的故障诊断策略,并用计算机仿真进行了验证其有效性。同时还针对系统野值存在情况下如何进行故障检测、诊断和隔离的方法进行了研究,给出了野值剔除方法。 对小波变换进行了研究,在分析调频高斯小波特性的基础上,提出了一种基于调频高斯小波变换的组合导航系统多传感器故障诊断算法,该算法仅利用传感器的观测量来直接诊断传感器的工作是否正常,对方差突变等软故障能够进行有效的在线检测。 故障诊断是容错控制的基础和准备,本文通过对目前综导系统的工作现状分析研究,提出了综合导航系统容错总体方案及其设计,主要有:系统信息网络化,以网络通信为主、串口通信为辅进行信息冗余设计,导航系统内 哈尔滨工程大学博士学位论文 亩面亩亩亩亩亩亩亩亩亩亩亩亩亩亩 采用1553B总线网络,系统之间采用以太网进行通信;在局域网中,1553B 总线网络采用主从方式的双总线控制器(BC),以太网采用具有容错的双网 双冗余结构,进一步提高了系统可靠性;系统采用大模块级+双口RAM冗余 方式,并就双机通讯及输出接口进行了设计,给出了双口RAM+双机仲裁模 块的实现方案;通过对软件容错技术及其设计过程的分析,将综导系统软件 分成四大任务模块,给出软件系统层次化和模块化的功能层次结构,并对系 统任务模块的调度方式进行了设计:对综导系统故障进行了分类,分析故障 产生的机理,提出了基于特征矩阵的主存故障检测、1553B数据总线网的故 障检测与冗余、以太网故障检测与冗余、串口的故障检测的具体实现方法。 本课题是致力于舰船组合导航系统的故障诊断和容错技术的研究,其目 的是为了提高舰船导航系统的可靠性,保证舰船航行安全,满足现代化战争 的需求。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:U666

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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2 彭立;黄国荣;吴训忠;;两种联邦滤波系统级故障检测方案对比与仿真[J];电光与控制;2009年02期
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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3 王剑;基于GNSS的列车定位方法研究[D];北京交通大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 舒舟;组合导航系统故障诊断与智能容错相关问题研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
9 雷艳敏;基于神经网络的组合导航系统故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 夏琳琳;故障检测与诊断技术在组合导航系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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1 杨琳峰;容错加固计算机的设计与实现[D];天津大学;2003年
2 李学聪;基于组合导航系统的故障检测与诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 水孝敏,许岚兵,曹辉;一种实现雷达回波图像的压缩方法[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
9 李素云;张德祥;;基于小波变换的汽车齿轮箱振动信号故障分析[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2012年01期
10 张艳丽;杨仁弟;;基于小波变换自适应滤波方法的ECG信号消噪[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年06期
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5 王华;;电子信息系统应用软件可靠性设计与实现[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年
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7 李春进;李明峰;常小林;;基于卡尔曼滤波的公路施工控制点稳定性分析[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
8 张端金;张爱玲;;基于观测器的Delta算子系统故障检测[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 杨晓霞;黄一;;外场标定条件下捷联惯导系统误差状态可观测性分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 张亚崇;;容错导航技术及其在INS/GPS/Doppler组合导航系统中的应用研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘凤鸣;重力梯度辅助导航定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 丁继成;弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 朱怡;潜艇航行训练模拟器模型简化与参数优化研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 杨萌;非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 邹玮;荧光分子断层图像的重建技术研究[D];苏州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宫明广;基于ARM平台分布式测控终端设计[D];南昌航空大学;2010年
2 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
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4 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋建华;浅谈固定消防炮灭火系统[J];安徽建筑;2004年05期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张博;GPS在农业中的应用技术研究[D];中国农业大学;2000年
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【二级引证文献】
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1 刘蓓;张雯;文武臣;;基于无线扩频的列车定位方法[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年12期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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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 李文军;深海底集矿机故障诊断与传感器容错系统研究[D];中南大学;2005年
2 黄德君;机会网络中容错传输机制的研究[D];湖南大学;2010年
3 宋娟;燃料电池发动机多传感器的故障诊断与容错技术研究[D];武汉理工大学;2006年
4 杨琳峰;容错加固计算机的设计与实现[D];天津大学;2003年
5 肖毅;网络考试系统安全及容错处理的研究与实现[D];中南大学;2009年
6 齐志华;车站信号电子执表系统研究[D];北京交通大学;2006年
7 杨林芳;无人机容错飞行控制系统研究[D];南京航空航天大学;2007年
8 周晴岚;基于多Agent的实时数据库故障排除技术[D];华中科技大学;2007年
9 焦亮;基于Linux内核的进程检查点技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 严传龙;组合导航系统可靠性分析与研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
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