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公开(公告)号：CN116954070B
公开(公告)日：2024-11-05
申请号：CN202310777376.2
申请日：2023-06-28
Applicant: 北京空间飞行器总体设计部
IPC: G05B13/04
Abstract: 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。
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公开(公告)号：CN116992202B
公开(公告)日：2024-10-01
申请号：CN202310778585.9
申请日：2023-06-28
Applicant: 北京空间飞行器总体设计部
Abstract: 本发明公开了一种航天器可诊断性的表征、判定和量化方法，包括：利用航天器控制器数据和传感器数据构建可诊断性评价数据矩阵；对可诊断性评价数据矩阵进行融合得到融合矩阵；对融合矩阵进行正交三角分解得到数据特征矩阵；对数据特征矩阵进行奇异值分解得到过程矩阵；根据过程矩阵得到可诊断性评价参数矩阵；根据数据特征矩阵和可诊断性评价参数矩阵得到可诊断性评价方差矩阵；对可诊断性评价方差矩阵行丘拉斯基分解得到可诊断性评价特征矩阵；根据可诊断性评价参数矩阵和可诊断性评价特征矩阵得到航天器可诊断性量化指标；基于航天器可诊断性量化指标，判断航天器诊断能力的有无以及诊断能力的大小。本发明确保了航天器能够长期安全可靠运行。
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公开(公告)号：CN116880171B
公开(公告)日：2024-09-20
申请号：CN202310780419.2
申请日：2023-06-28
Applicant: 北京空间飞行器总体设计部
IPC: G05B13/04
Abstract: 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。
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公开(公告)号：CN116954070A
公开(公告)日：2023-10-27
申请号：CN202310777376.2
申请日：2023-06-28
Applicant: 北京空间飞行器总体设计部
IPC: G05B13/04
Abstract: 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。
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公开(公告)号：CN116931422A
公开(公告)日：2023-10-24
申请号：CN202310778568.5
申请日：2023-06-28
Applicant: 北京空间飞行器总体设计部
IPC: G05B13/04
Abstract: 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。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN111176119B
公开(公告)日：2020-11-20
申请号：CN202010059767.7
申请日：2020-01-19
Applicant: 北京空间飞行器总体设计部
IPC: G05B13/04
Abstract: 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。
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公开(公告)号：CN119536053A
公开(公告)日：2025-02-28
申请号：CN202411610656.5
申请日：2024-11-12
Applicant: 北京空间飞行器总体设计部
IPC: G05B19/042
Abstract: 本发明一种基于能量空间的重构能力定量表征方法，属于航天器总体技术领域。首先，建立航天器的状态空间模型和故障模型；然后，构建考虑控制输入约束的能量函数，作为系统重构能力的定量表征指标；最后，针对非线性系统重构能力指标计算过程中Hamilton‑Jacobi‑Bellman方程难以解析求解的问题，结合动态规划和强化学习的思想，利用一种单一神经网络结构，求解最大重构能力的近似解，由此确定非线性系统的重构能力边界。该发明解决了复杂非线性系统可重构性评价指标求解过程中HJB方程难以解析求解的问题，由此实现了非线性系统的可重构性定量表征。
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公开(公告)号：CN116880521B
公开(公告)日：2024-07-12
申请号：CN202310763762.6
申请日：2023-06-26
Applicant: 北京空间飞行器总体设计部
IPC: G05D1/495 , G05D1/46 , G05D101/10 , G05D109/20
Abstract: 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。
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公开(公告)号：CN117008460A
公开(公告)日：2023-11-07
申请号：CN202310762776.6
申请日：2023-06-26
Applicant: 北京空间飞行器总体设计部
IPC: G05B9/02
Abstract: 一种基于正常和故障一体化设计的饱和系统自主重构方法，首先，建立航天器控制系统的状态空间模型并设计状态反馈控制律；然后，通过将饱和反馈控制律置于一组辅助非饱和线性控制律的凸包中，线性化执行器饱和的非线性影响；其次，建立故障和故障系统参数之间的映射关系，推导系统可重构性充分条件并计算系统在不同模式下的可重构度大小；接着，基于正常模式与故障模式一体化设计，对系统部件个数、安装构型等资源配置参数以及控制算法进行优化，获得可兼顾标称性能和可重构度的资源配置方案和控制方案。本发明首次在可重构性研究中考虑了执行器饱和，给出了包和系统可重构性判定条件，并量化了可重构度大小。
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公开(公告)号：CN116992202A
公开(公告)日：2023-11-03
申请号：CN202310778585.9
申请日：2023-06-28
Applicant: 北京空间飞行器总体设计部
Abstract: 本发明公开了一种航天器可诊断性的表征、判定和量化方法，包括：利用航天器控制器数据和传感器数据构建可诊断性评价数据矩阵；对可诊断性评价数据矩阵进行融合得到融合矩阵；对融合矩阵进行正交三角分解得到数据特征矩阵；对数据特征矩阵进行奇异值分解得到过程矩阵；根据过程矩阵得到可诊断性评价参数矩阵；根据数据特征矩阵和可诊断性评价参数矩阵得到可诊断性评价方差矩阵；对可诊断性评价方差矩阵行丘拉斯基分解得到可诊断性评价特征矩阵；根据可诊断性评价参数矩阵和可诊断性评价特征矩阵得到航天器可诊断性量化指标；基于航天器可诊断性量化指标，判断航天器诊断能力的有无以及诊断能力的大小。本发明确保了航天器能够长期安全可靠运行。
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