一种动量轮成功包络分析与应用方法技术

一种动量轮成功包络分析与应用方法，首先获取动量轮的产品性能指标参数并分为终值判定类参数、过程分析类参数、趋势预估类参数，然后形成三种参数类型的成功包络线，最后根据三种参数类型的成功包络线判断当前参数是否在包络范围内，进而得到当前参数是否可用。本发明专利技术与现有技术相比，通过将动量轮的各项参数分为终值判定类参数、过程分析类参数、趋势预估类参数，实现了对动量轮参数更准确的统计分析，进而能够更好的判断、预测动量轮参数，提高了成功包络的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种产品数据检测预测方法，特别是一种动量轮成功包络分析与应用 方法。
技术介绍
传统的数据包络分析（Data Envelopment Analysis,DEA)是运筹学家A.Chames, W. W. Cooper等人提出的一种效率评价方法，它把单输入单输出的工程效率概念推广到多输 入多输出同类单元的有效性评价中，具有避免主观因素、简化算法、减少误差等优越性。上 述方法以相对效率概念为基础，用于评价具有相同类型的多投入、多产出的决策单元是否 技术有效的一种非参数统计方法，基本思路是把每一个被评价单元作为一个决策单元 (Decision Making Units，DMU)，再由众多DMU构成被评价群里，通过对投入和产出比率的 综合分析，以DMU的各个投入和产出指标的权重为变量进行评价运算，确定有效生产前沿 面，并根据各DMU与有效生产前沿面的距离状况，确定各DMU是否DEA有效。 由于航天器具有小批量的特点，其成功的历史参数数据量通常不大，如果假设参 数数据为正态分布或者分布已知通常会带来两方面的问题：（1)可控时包络线的运行长度 会严重偏离目标值，从而使得对过程失控与否的判断没有根据；（2)由正态分布所得到的检 验统计量不一定对非正态过程的波动敏感，因此在过程失控时，通常很难快速地报警。 另外，现有的对数据包络分析的研究主要集中在多元统计过程控制 (multivariate statistical process control)上，即通过对多个变量或过程的同时监 控，来进行在线控制。该方法存在以下缺点：针对多元非参数控制图，由于多元情形下无法 定义符号统计量及秩统计量，不容易进行在线控制。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种动量轮成功包络分 析与应用方法。 本专利技术的技术解决方案是:，包括如下步骤： (1)获取动量轮的产品性能指标参数并进行判断，如果当前参数在每个动量轮中 只有一个对应的数据，则为终值判定类参数并转入步骤(2)，如果当前参数为在地面试验中 采集的且在每个动量轮中具有多个对应数据，则为过程分析类参数并转入步骤(2)，如果当 前参数为在轨运行中采集的、随时间变化的且在每个动量轮中具有多个对应数据，则为趋 势预估类参数并转入步骤(3);所述的动量轮为卫星的姿态控制装置;所述的终值判定类参 数包括剩余不平衡量、半程滑行时间;所述的过程分析类参数包括动平衡后跑合电流数据、 卡口前跑合电流数据、卡口后跑合电流数据、环试后跑合电流数据;所述的趋势预估类参数 为在轨遥测电流； (2)如果当前参数为终值判定类参数 (21)检验当前参数是否符合正态分布； (22)如果当前参数为正态分布，则将当前参数中落在以外的数据作 为异常点，将当前参数中落在内的数据作为正常点，根据得到的异常点和正常 点形成当前参数的成功包络线，其中，u为正态分布的均值，σ为均方差； (23)如果当前参数不为正态分布，则进行Box-Cox数据变换得到当前参数的正态 分布，将当前参数中落在以外的数据作为异常点，将当前参数中落在内的数据作为正常点，根据得到的异常点和正常点形成当前参数的成功包络线； (3)如果当前参数为过程分析类参数 (31)使用单因素方差分析模型，计算过程分析类参数中各组参数的F分布的概率 值Ρ; (32)判断过程分析类参数中各组参数的概率值Ρ:若Ρ值小于〇. 〇1，则舍弃当前组参数，若Ρ值在0.01与0.05之间，则选取另一种显著性校验方法，并根据该显著性校验方 法计算当前组参数的概率值Ρ，当Ρ值大于〇. 05时，接受当前数据，否则舍弃当前组参数， 若Ρ值大于0.05,则接受当前数据； (33)根据被接受的各组过程分析类参数形成当前参数的成功包络线； (4)如果当前参数为趋势预估类参数 (41)计算得到当前参数的均值u、标准差〇，将当前参数中落在以外的 数据作为异常点，将当前参数中落在内的数据作为正常点，根据得到的异常点 和正常点形成当前参数的成功包络线，其中，成功包络线的置信水平为95% ; (42)对当前参数使用局部加权回归方法进行拟合得到拟合曲线，其中，越靠近预 测参数的参数权重越大;所述的预测参数为未包含在获取到的动量轮的产品性能指标参数 中且发生时间晚于获取时刻的待使用拟合曲线进行预测的参数； (5)获取动量轮的产品性能指标参数并根据步骤（1)进行分类，当为终值判定类参 数时，使用步骤(2)得到的成功包络线判断当前参数是否在包络范围内，若在包络范围内， 则当前参数可用，当为过程分析类参数时，使用步骤(3)得到的成功包络线判断当前参数是 否在包络范围内，若在包络范围内，则当前参数可用，当为趋势预估类参数时，使用步骤 (41)得到的成功包络线判断当前参数是否在包络范围内，若在包络范围内，则当前参数可 用，使用步骤(42)得到的拟合曲线预测当前趋势预估类参数发展趋势。 所述的步骤(2)中形成当前参数成功包络线方法包括如下步骤： a、从终值判定类参数中任意选取4/5参数构成第一数据子集，其余1/5参数构成第 二数据子集，从第一数据子集中任意选取N个参数构成第三数据子集，其中，N不小于3且为 正整数； b、用步骤a中得到的第三数据子集构成一条拟合曲线； c、任意选取第一数据子集中一个未被选取的终值判定类参数，放入第三数据子集 中，构成一条修正拟合曲线； d、重复步骤c直至第一数据子集中终值判定类参数均被选取，得到成功包络线，使 用成功包络线预测第二数据子集中参数对应的理论值，将得到的理论值分别与对应的第二 数据子集中参数作差，得到多个差值，将多个差值的平方和的均值作为第二数据子集中对 应的CV值； e、重复步骤a-步骤d，直至第二数据子集中对应的CV值最小，得到最终的成功包络 线。 本专利技术与现有技术相比的优点在于： (1)本专利技术与现有技术相比，通过将动量轮的各项参数分为终值判定类参数、过程 分析类参数、趋势预估类参数，实现了对动量轮参数更准确的统计分析，进而能够更好的判 断、预测动量轮参数； (2)本专利技术与现有技术相比，对于终值判定类参数根据参数的正态分布特征或通 过Box-Cox数据变换得到参数的正态分布特征，形成当前参数的成功包络线，并通过局部多 项式回归方法对成功包络线进行平滑，能够更符合实际的判断参数； (3)本专利技术对于过程分析类参数，通过选取一种显著性校验方法，并计算各参数的 概率值P，根据P值判断参数是否可用，有效的修正了成功包络线，提高了成功包络的准确 性； (4)本专利技术对趋势预估类参数，通过局部多项式回归拟合历史数据，得到准确有效 的预测曲线，能够对后面即将产生的参数进行预估。<当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动量轮成功包络分析与应用方法，其特征在于包括如下步骤：(1)获取动量轮的产品性能指标参数并进行判断，如果当前参数在每个动量轮中只有一个对应的数据，则为终值判定类参数并转入步骤(2)，如果当前参数为在地面试验中采集的且在每个动量轮中具有多个对应数据，则为过程分析类参数并转入步骤(2)，如果当前参数为在轨运行中采集的、随时间变化的且在每个动量轮中具有多个对应数据，则为趋势预估类参数并转入步骤(3)；所述的动量轮为卫星的姿态控制装置；所述的终值判定类参数包括剩余不平衡量、半程滑行时间；所述的过程分析类参数包括动平衡后跑合电流数据、卡口前跑合电流数据、卡口后跑合电流数据、环试后跑合电流数据；所述的趋势预估类参数为在轨遥测电流；(2)如果当前参数为终值判定类参数(21)检验当前参数是否符合正态分布；(22)如果当前参数为正态分布，则将当前参数中落在[u‑2σ,u+2σ]以外的数据作为异常点，将当前参数中落在[u‑2σ,u+2σ]内的数据作为正常点，根据得到的异常点和正常点形成当前参数的成功包络线，其中，u为正态分布的均值，σ为均方差；(23)如果当前参数不为正态分布，则进行Box‑Cox数据变换得到当前参数的正态分布，将当前参数中落在[u‑2σ,u+2σ]以外的数据作为异常点，将当前参数中落在[u‑2σ,u+2σ]内的数据作为正常点，根据得到的异常点和正常点形成当前参数的成功包络线；(3)如果当前参数为过程分析类参数(31)使用单因素方差分析模型，计算过程分析类参数中各组参数的F分布的概率值P；(32)判断过程分析类参数中各组参数的概率值P：若P值小于0.01，则舍弃当前组参数，若P值在0.01与0.05之间，则选取另一种显著性校验方法，并根据该显著性校验方法计算当前组参数的概率值P，当P值大于0.05时，接受当前数据，否则舍弃当前组参数，若P值大于0.05，则接受当前数据；(33)根据被接受的各组过程分析类参数形成当前参数的成功包络线；(4)如果当前参数为趋势预估类参数(41)计算得到当前参数的均值u、标准差σ，将当前参数中落在[u‑2σ,u+2σ]以外的数据作为异常点，将当前参数中落在[u‑2σ,u+2σ]内的数据作为正常点，根据得到的异常点和正常点形成当前参数的成功包络线，其中，成功包络线的置信水平为95％；(42)对当前参数使用局部加权回归方法进行拟合得到拟合曲线，其中，越靠近预测参数的参数权重越大；所述的预测参数为未包含在获取到的动量轮的产品性能指标参数中且发生时间晚于获取时刻的待使用拟合曲线进行预测的参数；(5)获取动量轮的产品性能指标参数并根据步骤(1)进行分类，当为终值判定类参数时，使用步骤(2)得到的成功包络线判断当前参数是否在包络范围内，若在包络范围内，则当前参数可用，当为过程分析类参数时，使用步骤(3)得到的成功包络线判断当前参数是否在包络范围内，若在包络范围内，则当前参数可用，当为趋势预估类参数时，使用步骤(41)得到的成功包络线判断当前参数是否在包络范围内，若在包络范围内，则当前参数可用，使用步骤(42)得到的拟合曲线预测当前趋势预估类参数发展趋势。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚锐，史梅花，胡跃伟，杨震，吴博，周刚，王全武，冯洪伟，武登云，张激扬，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11