專利名稱：一種利用陀螺和噴氣時(shí)間聯(lián)合診斷噴管堵塞故障的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)故障診斷的方法，特別是涉及一種利用陀螺和噴氣 時(shí)間聯(lián)合診斷噴管堵塞故障的方法。
背景技術(shù)：
陀螺和推進(jìn)系統(tǒng)是衛(wèi)星在姿態(tài)機(jī)動(dòng)和軌道調(diào)整等操作期間的必備設(shè)備，此時(shí)，衛(wèi) 星的姿態(tài)變化較大或受到的外擾較大，如果陀螺或推進(jìn)系統(tǒng)發(fā)生故障，衛(wèi)星很有可能失去 姿態(tài)基準(zhǔn)，其后果將直接影響到衛(wèi)星的安全性，甚至?xí)绊懙叫l(wèi)星的壽命。而且，大部分衛(wèi) 星不能被地面實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此星上具備自主診斷陀螺和推進(jìn)系統(tǒng)故障的能力是必須的。目前在軌飛行的衛(wèi)星大部分都配置有陀螺和推進(jìn)系統(tǒng)，而且陀螺作為衛(wèi)星角速度 的測(cè)量敏感器，一般在噴氣控制時(shí)必然使用，這使得兩者之間必會(huì)有一定的聯(lián)系。當(dāng)衛(wèi)星使 用噴氣控制時(shí)，由于噴氣力矩較大，星體的角速度變化也較大，根據(jù)這一規(guī)律可以制定出一 套基于噴氣和陀螺聯(lián)合診斷的方法，實(shí)現(xiàn)陀螺和噴氣的在軌自主故障診斷。另外，在系統(tǒng)設(shè) 計(jì)時(shí)，出于安全性和可靠性的考慮，推進(jìn)系統(tǒng)都進(jìn)行了冗余設(shè)計(jì)，一般推進(jìn)系統(tǒng)包含兩套獨(dú) 立的噴氣分支，每個(gè)噴氣分支由一個(gè)自鎖閥控制。通過噴氣自鎖閥的切換，能夠調(diào)整當(dāng)前使 用的噴氣分支，從而達(dá)到將問題噴管切除的目的。雖然以往星上控制分系統(tǒng)都具備部件自主故障診斷能力，但對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)的故障診 斷一般都以壓力傳感器的壓力值作為診斷依據(jù)，這種方式對(duì)漏氣有一定的診斷能力，但對(duì) 噴管堵塞則無(wú)能為力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種利用陀螺和噴氣時(shí)間聯(lián) 合診斷噴管堵塞故障的方法，該方法既可以診斷陀螺的故障，也可以診斷推進(jìn)系統(tǒng)中噴管 的堵塞問題，當(dāng)診斷出有噴管堵塞時(shí)，通過切換自鎖閥，可以改變當(dāng)前使用的推進(jìn)系統(tǒng)的分 支，從而切除有問題的噴管，保證衛(wèi)星擁有正常的噴氣力矩。本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的—種利用陀螺和噴氣時(shí)間聯(lián)合診斷噴管堵塞故障的方法，包括如下步驟(1)采集每個(gè)控制周期內(nèi)陀螺Gx，Gy, Gz測(cè)量輸出在衛(wèi)星笛卡兒坐標(biāo)系X軸，y軸 和ζ軸對(duì)應(yīng)的角速度增量，同時(shí)計(jì)算每個(gè)控制周期內(nèi)衛(wèi)星在χ軸，y軸和ζ軸對(duì)應(yīng)的角 速度變化量= Ag； / At - Agr1 / At,其中陀螺Gx，Gy, Gz分別代表安裝在笛卡兒坐標(biāo)系χ軸，y軸和ζ軸上的陀螺；i 代表X軸，y軸或Z軸；代表Ag〗，Ag；, Ag；； Δ ^代表Δ ^，，Δ< ； Δ t代表控 制周期；η代表第η個(gè)控制周期，且η為正整數(shù)；(2)采集每個(gè)控制周期內(nèi)推進(jìn)系統(tǒng)輸出在衛(wèi)星笛卡兒坐標(biāo)系X軸，y軸和Z軸對(duì)應(yīng) 的噴氣量；對(duì)χ軸，y軸和ζ軸的角速度變化量么<和噴氣量7Γ連續(xù)累加10s，得到角速度3=10 =10變化量累加值和噴氣量累加值"ft ,當(dāng)χ軸，y軸和Z軸中第i軸在所述IOs內(nèi)同 =1 =1時(shí)滿足如下兩個(gè)條件時(shí)，令陀螺+噴氣診斷標(biāo)志位加1，否則陀螺+噴氣診斷標(biāo)志位為0 :10 η=—噴氣量累加值f 7；" >m秒，
權(quán)利要求
1.一種利用陀螺和噴氣時(shí)間聯(lián)合診斷噴管堵塞故障的方法，其特征在于包括如下步驟(1)采集每個(gè)控制周期內(nèi)陀螺(^， ，&測(cè)量輸出在衛(wèi)星笛卡兒坐標(biāo)系1軸，7軸和2軸 對(duì)應(yīng)的角速度增量，同時(shí)計(jì)算每個(gè)控制周期內(nèi)衛(wèi)星在χ軸，y軸和ζ軸對(duì)應(yīng)的角速度變 化量―"=Ag； / At - Ag；-1 / At，其中陀螺(ix，Gy, Gz分別代表安裝在笛卡兒坐標(biāo)系χ軸，y軸和ζ軸上的陀螺；i代表 χ軸，y軸或ζ軸；Δ《代表Δ《’ Ag； , Agnz ； 代表Δ ^“，Αω；，Δ< ； Δ t代表控制周 期；η代表第η個(gè)控制周期，且η為正整數(shù)；(2)采集每個(gè)控制周期內(nèi)推進(jìn)系統(tǒng)輸出在衛(wèi)星笛卡兒坐標(biāo)系χ軸，y軸和ζ軸對(duì)應(yīng)的噴氣量7；"；對(duì)χ軸，y軸和ζ軸的角速度變化量和噴氣量_7；"連續(xù)累加10s，得到角速度變化 10 =10量累加值噴氣量累加值7；,當(dāng)X軸，y軸和Z軸中第i軸在所述IOs內(nèi)同時(shí)滿λ =1n=\足如下兩個(gè)條件時(shí)，令陀螺+噴氣診斷標(biāo)志位加1，否則陀螺+噴氣診斷標(biāo)志位為0 :10 =—噴氣量累加值ft >m秒，_10角速度變化量的累加值7^ Δω；1 <0·(Χ)1弧度/S，M=I其中m的值域?yàn)?到3之間；(3)若陀螺Gx，Gy,Gz和Gs輸出的角速度增量Ag〗，Ag；，和Agi"不滿足平衡方程 \Ag"x+Ag;+Ag"2 -3(χ^(α)Δ《| <5，且陀螺+噴氣診斷標(biāo)志位大于0，則判斷第i軸陀螺故 障；其中Δ《為衛(wèi)星上斜裝陀螺Gs輸出的角速度增量；δ為平衡方程的判斷閥值，值域范 圍為0. 0035 Δ t 0. 00875 Δ t，Δ t為控制周期；α為斜裝陀螺Gs與χ軸，y軸和ζ軸的夾 角，α = 54. 73° ；(4)若陀螺(;x，Gy,Gz和Gs輸出的角速度增量Ag〗，Ag；，和滿足平衡方程 + Ag；+Ag -3cos(a)Ag;| < ^，且陀螺+噴氣診斷標(biāo)志位大于0，則判斷有噴管堵塞，切換一次自鎖閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用陀螺和噴氣時(shí)間聯(lián)合診斷噴管堵塞故障的方法，其 特征在于所述步驟(1)中控制周期At < Is。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用陀螺和噴氣時(shí)間聯(lián)合診斷噴管堵塞故障的方法，其 特征在于所述步驟中通過切換自鎖閥控制不同的噴管分支，以剔除故障噴管，保證衛(wèi) 星正常的噴氣力矩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用陀螺和噴氣時(shí)間聯(lián)合診斷噴管堵塞故障的方法，該方法包括(1)每個(gè)控制周期，計(jì)算陀螺測(cè)量輸出在衛(wèi)星x軸，y軸和z軸對(duì)應(yīng)的角速度增量，以及本控制周期推進(jìn)系統(tǒng)在三個(gè)坐標(biāo)軸的噴氣量；(2)當(dāng)某個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)滿足在10s內(nèi)噴氣累計(jì)量大于m秒，且角速度變化量小于0.001弧度/s兩個(gè)條件時(shí)，則將該軸的陀螺+噴氣診斷標(biāo)志位加1；否則診斷標(biāo)志位清0；(3)判斷陀螺是否滿足平衡方程，如果不滿足，且陀螺+噴氣診斷標(biāo)志位大于0，則陀螺故障；如果滿足，且陀螺+噴氣診斷標(biāo)志位大于0，則判斷噴管堵塞，切換一次噴管分支，該方法能夠當(dāng)衛(wèi)星工作于使用陀螺信息和噴氣力矩進(jìn)行姿態(tài)控制情況下，對(duì)噴管堵塞進(jìn)行在軌自主診斷。
文檔編號(hào)B64G1/52GK102050228SQ20101050920
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者宋利芳, 朱琦, 楊鳴, 柯旗, 袁利, 魏春嶺 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所