一种用于运载火箭测试发射过程的多策略故障诊断系统技术方案

一种用于运载火箭测试发射过程的多策略故障诊断系统，包括：包括数据接收处理模块、故障检测模块、故障定位模块、规则算法插件、故障树算法插件和数学模型算法插件与故障判据存储模块。本发明专利技术建立通用的运载火箭故障诊断推理框架，将对象信息与诊断策略剥离，实现数据采集、数据处理、故障诊断之间的通用服务，为不同诊断推理方法的具体应用提供通用基础，提升系统的诊断能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出的一种多策略故障诊断系统，主要在运载火箭测试发射过程中应用。
技术介绍
现有的运载火箭故障诊断技术一般采用上下限判读、专家知识推理等方法，所能 诊断的故障类型十分有限，难W扩展，而且判据制定、规则编写的工作量大。 现阶段，故障诊断技术已在长征Ξ号甲系列运载火箭中得到了工程应用，但是该 系统只是采用基于专家系统的诊断推理方法，其诊断能力只局限于已知的故障模式，在实 际测试发射过程中，也逐渐暴露出由于诊断推理方法局限性导致对一些故障无法检测和诊 断，因此有必要对现有的故障诊断技术进行功能升级，拓展诊断推理方法，提升系统的诊断 能力，发挥其更大的效益。 后续，新一代运载火箭具有结构更为庞杂、测发流程更为复杂、面临环境更加严酷 的特点，因此，对故障诊断技术的系统化、通用化与智能化提出了更高的要求。 因此，有必要建立支持多种运载火箭诊断推理方法的通用性故障诊断系统，通过 运用多种诊断推理方法，实现火箭测试发射过程中的故障快速定位与处理。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有单一故障诊断方法的不足，提供一种能运用 的多种诊断策略的故障诊断通用系统，解决单一诊断方法不能满足运载火箭故障诊断需求 的问题，提高故障诊断能力。 本专利技术的技术解决方案是:一种用于运载火箭测试发射过程的多策略故障诊断系 统，包括:数据接收处理模块、故障检测模块、故障定位模块、与故障判据存储模块；[000引所述数据接收处理模块，根据数据通信协议，接收和解析运载火箭地面测试发射 的测试数据，根据设定的参数测量范围对运载火箭地面测试发射的测试数据进行野点剔除 处理，野点即为参数测量范围W外的点，并将野点剔除后的运载火箭地面测试发射测试数 据，即待检测参数，输出至故障检测模块和故障定位模块； 故障判据存储模块，预先储存的规则检测算法、数学模型、规则检测算法和故障 树； 所述故障检测模块，接收数据接收处理模块发送的待检测参数，运用故障判据存 储模块中预先储存的规则检测算法或数学模型，对待检测参数进行检测，得到待检测参数 是否异常的检测结果，如果待检测参数异常，将异常的待检测参数加入异常参数列表中，输 出至故障定位模块;如果待检测参数正常，完成检测； 所述故障判据存储模块中预先储存的规则检测算法为:设置运载火箭地面测试发 射的测试数据的期望值，即正常工作的值，和误差范围，若数据接收处理模块发送的待检测 参数与该正常工作期望值不符，再判断该待检测参数是否在设定的误差范围内，如果该待 检测参数也不在误差范围内，则判定运载火箭地面测试发射的测试数据异常，即运载火箭 地面测试发射不正常;若数据接收处理模块发送的待检测参数与该正常工作的值，即期望 值相符，则判定运载火箭地面测试发射的测试数据正常； 所述数学模型为:设置待检测参数的检测理论值计算公式，即数学模型，和待检测 参数的正常偏差阔值;将数据接收处理模块发送的待检测参数代入数学模型，计算得到数 学模型输出的待检测参数理论值，将数据接收处理模块接收的待检测参数的理论值与实测 值比较，若理论值与实测值的偏差小于设定的待检测参数的正常偏差阔值，则判定待检测 参数输出正常，否则待检测参数输出异常，并将数据接收处理模块接收的待检测参数加入 异常参数列表中，实现了运载火箭地面测试发射参数的故障检测； 所述故障定位模块，接收故障检测模块发送的异常参数列表，提取出异常参数后， 故障定位模块，根据故障判据存储模块预存的故障树，采用故障树分析法对异常参数列表 中的异常参数进行故障定位，得到运载火箭地面测试发射过程的故障定位结果，即将异常 参数作为故障树中的顶事件，找出导致参数异常运一顶事件发生的所有可能的故障模式的 最小割集，即找到导致参数异常的原因，对故障进行定位。 当所述待检测参数为胆箱压力，规则检测算法中的胆箱压力的期望值能够根据运 载火箭动力系统性能指标确定。 当所述待检测参数为长征Ξ号甲火箭的一级氧箱压力，规则检测算法中的一级氧 箱压力的期望值为0.20Mpa，误差范围为0~0.09Mpa;当所述待检测参数为长征Ξ号乙火箭 的一级燃箱压力，规则检测算法中的一级燃箱压力的期望值为〇.22Mpa，误差范围为0~ 0.IMpa； 当所述待检测参数为长征Ξ号甲火箭的二级氧箱压力，规则检测算法中的二级氧 箱压力的期望值为〇.22Mpa，误差范围为0~0.12Mpa;当所述待检测参数为长征Ξ号乙火箭 的二级燃箱压力，规则检测算法中的二级燃箱压力的期望值为〇.17Mpa，误差范围为0~ 0.12Mpa;。当待检现惨数为姿控系统DA输出参数时，DA输出参数的理论值计算公式如下： DA输出理论值=速率巧螺参数系数1*速率巧螺输出值1 +速率巧螺参数系数2*速 率巧螺输出值化速率巧螺参数系数3*速率巧螺输出值3。 针对长征Ξ号甲火箭，速率巧螺参数系数1、速率巧螺参数系数2、速率巧螺参数系 数3由姿控系统根据需要的指标确定，速率巧螺输出值1、速率巧螺输出值2、速率巧螺输出 值討良据数据通信协议，接收和解析运载火箭地面测试发射的测试数据。 本专利技术与现有技术相比具有如下优点： (1)本专利技术建立了通用的运载火箭故障诊断推理框架，将对象信息与诊断策略剥 离，实现了诊断推理算法、数据采集、数据处理、故障诊断等模块之间的通用服务，可为不同 诊断推理方法的具体应用提供通用基础，在构建运载火箭故障诊断系统时可大大节约开发 和维护费用，提高研制与使用效率。 (2)本专利技术针对故障的多样性，设计了使用多种诊断推理策略的通用系统，W解决 单一诊断方法不能满足运载火箭故障诊断需求的问题，提高故障诊断能力。 (3)本专利技术的数据接收处理模块对测量数据的野点进行剔除处理，保证了检测和 诊断数据的有效性，避免由测量干扰而引起的虚警和误判。 (4)本专利技术的故障检测模块和故障定位模块，可根据运载火箭各分系统的故障特 性灵活定制诊断策略，为运载火箭测试发射的快速排故提供有力的技术支撑，保障运载火 箭测试发射过程的可靠性与安全性。【附图说明】 图1为本专利技术系统示意图； 图2为采用本专利技术方法建立的故障树知识； 图3为提取的故障树结构； 图4为贝叶斯与故障树结合方法； 图5为转换后的贝叶斯网络； 图6为各事件后验概率具体情况示意图；图7为各基本事件后验概率示意图。【具体实施方式】 本专利技术的基本思路为:一种用于运载火箭测试发射过程的多策略故障诊断系统， 包括:包括数据接收处理模块、故障检测模块、故障定位模块、规则算法插件、故障树算法插 件和数学模型算法插件与故障判据存储模块。本专利技术建立通用的运载火箭故障诊断推理框 架，将对象信息与诊断策略剥离，实现数据采集、数据处理、故障诊断之间的通用服务，为不 同诊断推理方法的具体应用提供通用基础，提升系统的诊断能力。 下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。 本专利技术的一种用于运载火箭测试发射过程的多策略故障诊断系统，包括数据接收 处理模块、故障检测模块、故障定位模块、与故障判据存储模块，建立了通用的运载火箭故 障诊断推理框架，将对象信息与诊断策略剥离，实现了诊断推理算法、数据采集、数据处理、 故障诊断等模块之间的通用服务，可为不同诊断推理方法的具体应用提供通用基础，在当前第1页1 2&n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于运载火箭测试发射过程的多策略故障诊断系统，其特征在于：包括数据接收处理模块、故障检测模块、故障定位模块、与故障判据存储模块；所述数据接收处理模块，根据数据通信协议，接收和解析运载火箭地面测试发射的测试数据，根据设定的参数测量范围对运载火箭地面测试发射的测试数据进行野点剔除处理，野点即为参数测量范围以外的点，并将野点剔除后的运载火箭地面测试发射测试数据，即待检测参数，输出至故障检测模块和故障定位模块；故障判据存储模块，预先储存的规则检测算法或数学模型、规则检测算法和故障树；所述故障检测模块，接收数据接收处理模块发送的待检测参数，运用故障判据存储模块中预先储存的规则检测算法或数学模型，对待检测参数进行检测，得到待检测参数是否异常的检测结果，如果待检测参数异常，将异常的待检测参数加入异常参数列表中，输出至故障定位模块；如果待检测参数正常，完成检测；所述故障判据存储模块中预先储存的规则检测算法为：设置运载火箭地面测试发射的测试数据的期望值，即正常工作的值，和误差范围，若数据接收处理模块发送的待检测参数与该正常工作期望值不符，再判断该待检测参数是否在设定的误差范围内，如果该待检测参数也不在误差范围内，则判定运载火箭地面测试发射的测试数据异常，即运载火箭地面测试发射不正常；若数据接收处理模块发送的待检测参数与该正常工作的值，即期望值相符，则判定运载火箭地面测试发射的测试数据正常；所述数学模型为：设置待检测参数的检测理论值计算公式，即数学模型，和待检测参数的正常偏差阈值；将数据接收处理模块发送的待检测参数代入数学模型，计算得到数学模型输出的待检测参数理论值，将数据接收处理模块接收的待检测参数的理论值与实测值比较，若理论值与实测值的偏差小于设定的待检测参数的正常偏差阈值，则判定待检测参数输出正常，否则待检测参数输出异常，并将数据接收处理模块接收的待检测参数加入异常参数列表中，实现了运载火箭地面测试发射参数的故障检测；所述故障定位模块，接收故障检测模块发送的异常参数列表，提取出异常参数后，故障定位模块，根据故障判据存储模块预存的故障树，采用故障树分析法对异常参数列表中的异常参数进行故障定位，得到运载火箭地面测试发射过程的故障定位结果，即将异常参数作为故障树中的顶事件，找出导致参数异常这一顶事件发生的所有可能的故障模式的最小割集，即找到导致参数异常的原因，对故障进行定位。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李璨，赵小卓，耿辉，阎小涛，张素明，安雪岩，刘巧珍，张学英，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11