公开(公告)号：CN119512908A

公开(公告)日：2025-02-25

申请号：CN202411503918.8

申请日：2024-10-25

Applicant: 北京空间飞行器总体设计部

Inventor： 王大轶 ,  董天舒 ,  符方舟 ,  屠园园 ,  李嘉兴 ,  葛东明 ,  邓润然

IPC: G06F11/362 ,  G06F17/11 ,  G06F17/16

Abstract: 一种基于降维能观矩阵的故障与状态解耦方法，包括：S1、给出空间飞行器自主诊断系统Lie导数计算规则；S2、利用Lie导数计算规则，建立空间飞行器自主诊断系统能观矩阵；S3、给出能观矩阵的共有子空间及子空间剩余项；S4、计算子空间剩余项的伪逆矩阵；S5、计算共有子空间的左零空间；S6、将伪逆矩阵和左零空间相乘，得到空间飞行器自主诊断系统能观矩阵的左零空间；S7、将空间飞行器自主诊断系统能观矩阵的左零空间与空间飞行器自主诊断系统的观测函数，实现故障与状态解耦。本发明获得的空间飞行器自主诊断系统能观矩阵的左零空间计算方法，降低了计算复杂度，本算法可靠、占用计算资源少，适合在计算资源严重受限的空间飞行器上进行。

公开(公告)号：CN119512177A

公开(公告)日：2025-02-25

申请号：CN202411477933.X

申请日：2024-10-22

Applicant: 北京空间飞行器总体设计部

Inventor： 王大轶 ,  符方舟 ,  屠园园 ,  张香燕 ,  曹怀升

IPC: G05D1/49 ,  G05D1/46 ,  G05D101/10 ,  G05D109/20

Abstract: 本发明公开了一种基于可诊断性的航天器故障诊断测量数据自主优选方法，包括：得到航天器控制系统的状态方程；根据航天器控制系统的状态方程构建系统动态表达式；根据系统动态表达式，构建由诊断测量数据决定的系统动态表达式；根据由诊断测量数据决定的系统动态表达式，得到诊断测量数据组合对应的随机特征；根据诊断测量数据组合对应的随机特征，得到诊断测量数据组合对应的可诊断性分析结果；根据诊断测量数据组合对应的可诊断性分析结果，得到诊断测量数据自主筛选逻辑；根据诊断测量数据自主筛选逻辑得到最优诊断测量数据组合。本发明通过减少诊断所需处理的数据量，有效降低故障诊断计算量，实现航天器诊断测量数据的自主优选。

公开(公告)号：CN119472590A

公开(公告)日：2025-02-18

申请号：CN202411512748.X

申请日：2024-10-28

Applicant: 北京空间飞行器总体设计部

Inventor： 王大轶 ,  符方舟 ,  屠园园 ,  曹怀升 ,  李嘉兴 ,  董天舒 ,  张香燕

IPC: G05B23/02

Abstract: 一种基于概率不变空间的航天器故障诊断方法，首先，建立航天器系统离散状态空间模型；接着，注入故障模式得到估计观测数据；根据等价空间模型消除未知概率分布的状态量，获得估计观测量的残差矩阵，计算各故障模式下的估计均值和协方差矩阵；然后，在航天器在轨运行时，根据等价空间模型得到在轨观测量残差矩阵的均值和协方差矩阵；接着，根据估计均值、协方差矩阵和在轨均值、协方差矩阵，得到在轨运行数据和各故障模式估计数据概率分布的K‑L散度；最后，根据K‑L散度识别航天器在轨运行时概率密度最接近的故障模式完成故障诊断。本发明应用于航天器在轨故障诊断时仅通过对比观测数据的概率分布差异，降低了故障诊断算法的复杂程度。

公开(公告)号：CN119472277A

公开(公告)日：2025-02-18

申请号：CN202411512746.0

申请日：2024-10-28

Applicant: 北京空间飞行器总体设计部

Inventor： 王大轶 ,  屠园园 ,  刘凯 ,  符方舟 ,  张香燕 ,  董天舒

IPC: G05B13/04

Abstract: 一种基于控制能量区间划分的航天器自主重构方法，首先，基于剩余有效因子描述执行器的失效故障并得到对应的系统构型；然后，通过可镇定判据确定可镇定故障集，设置控制能量代价函数与容许的代价上限，以此确定最低剩余有效因子的组合及可重构故障集；其次，对控制能量代价函数值域进行区间划分并获得一系列可重构故障子集；再次，针对每一个可重构故障子集进行正常与故障模式一体化设计，形成一个主被动结合重构控制库；最后，设计一个决策模块，使每一个故障子集唯一对应控制库中某个控制律。该发明兼具被动重构方法的低运算复杂度以及主动重构方法的低控制能耗。

公开(公告)号：CN116956458B

公开(公告)日：2024-10-25

申请号：CN202310761247.4

申请日：2023-06-26

Applicant: 北京空间飞行器总体设计部

Inventor： 王大轶 ,  屠园园 ,  张香燕 ,  符方舟 ,  张昊鹏 ,  杨泽龙

IPC: G06F30/15 ,  G06F30/20 ,  G06F119/02

Abstract: 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。

公开(公告)号：CN116880545A

公开(公告)日：2023-10-13

申请号：CN202310763747.1

申请日：2023-06-26

Applicant: 北京空间飞行器总体设计部

Inventor： 屠园园 ,  王大轶 ,  张香燕 ,  符方舟 ,  林海淼 ,  史文华

IPC: G05D1/10

Abstract: 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。

公开(公告)号：CN119577287A

公开(公告)日：2025-03-07

申请号：CN202411610667.3

申请日：2024-11-12

Applicant: 北京空间飞行器总体设计部

Inventor： 屠园园 ,  王大轶 ,  符方舟 ,  张香燕 ,  张昊鹏 ,  曹怀升 ,  刘凯

IPC: G06F17/10 ,  G06F17/18 ,  G06Q10/0631 ,  G06Q10/04

Abstract: 本发明基于诊断重构能力定量表征的卫星资源配置自主统筹方法，步骤如下：首先，构建卫星的故障空间和器上资源配置集。然后，建立卫星正常性能、诊断能力和重构能力的定量表征模型。接着，基于不同故障模式的发生概率，进行不同故障模式的权重分配，由此构建面向资源配置自主统筹的目标函数。基于此，优化资源配置方案，得到最优资源配置策略。最后，考虑在轨故障，更新故障空间和资源配置集，重复上述过程得到当前的最优配置策略。该发明考虑了故障后系统诊断重构能力的变化情况，在保证正常功能的前提下，可以保证有限资源约束下系统诊断重构能力始终能够保持最优。

公开(公告)号：CN116893610A

公开(公告)日：2023-10-17

申请号：CN202310761236.6

申请日：2023-06-26

Applicant: 北京空间飞行器总体设计部

Inventor： 屠园园 ,  王大轶 ,  张香燕 ,  符方舟 ,  张昊鹏 ,  杨泽龙

IPC: G05B11/42

Abstract: 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。

公开(公告)号：CN119512142A

公开(公告)日：2025-02-25

申请号：CN202411503935.1

申请日：2024-10-25

Applicant: 北京空间飞行器总体设计部

Inventor： 董天舒 ,  王大轶 ,  屠园园 ,  李嘉兴 ,  符方舟 ,  葛东明 ,  邓润然

IPC: G05D1/46 ,  G05D109/20

Abstract: 一种基于降维能控矩阵的重构目标确定方法，包括：S1、给出空间飞行器控制系统动力学方程；S2、给出适用于S1中所述系统的能控性Lie导数计算规则；S3、利用S2中给出的Lie导数计算规则，建立空间飞行器控制系统能控性矩阵；S4、通过对S3中的系统能控性矩阵进行矩阵转置，再进行极坐标变换运算，分解出能控性矩阵的共有子空间；S5、利用S4中获得的共有子空间确定重构目标。本发明获得的系统能控性矩阵降维表征方法，无需进行复杂的Lie导数运算，并降低了能观性矩阵分析维数，本算法可靠、占用计算资源少。

公开(公告)号：CN117031935B

公开(公告)日：2024-09-20

申请号：CN202310777363.5

申请日：2023-06-28

Applicant: 北京空间飞行器总体设计部

Inventor： 王大轶 ,  符方舟 ,  张香燕 ,  屠园园 ,  张昊鹏 ,  杨泽龙

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明公开了一种航天器自主诊断重构过程动态协同方法，其中，该方法包括：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；得到与诊断时间相关的系统输入输出模型；得到与诊断时间相关的故障估计表达式；得到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重构控制率；根据与重构时机相关的系统重构控制率得到与诊断时间、重构时机相关的可诊断性和可重构性的综合评价指标；根据可诊断性和可重构性的综合评价指标、与诊断时间相关的故障估计表达式和与重构时机相关的系统控制率得到最优故障估计表达式和最优系统重构控制率。本发明可在轨提升诊断重构过程的协同程度，实现航天器自主诊断重构过程的动态协同。