控制系统故障检测与诊断方法综述

本文讨论了目前几类主要的系统故障检测与诊断方法，介绍了在航天工程方面的应用，并展望了故障检测与诊断的发展方向。     

火炮供电系统检测研究

针对传统的自行火炮供电系统的故障检测和试验方法效率低且测试周期长，不便于现场检测的问题，提出了一种车载供电系统的不解体自动检测方案。该方案采用测试集成的设计思想，以PC机和数据采集系统为基础，配置相应的传感器模块对供电系统的电压、电流及转速进行检测，并由检测系统软件完成数据处理。通过对检测结果分析，判断供电系统的故障和剩余寿命。     

某型末制导炮弹检测弹的方案设计

对某型末制导炮弹进行了介绍，在保证该型末制导炮弹基本功能不变的基础上，从检测弹控制舱的技术要求、组成、工作原理，检测弹故障设置原理、结构方案设计等方面讨论了检测弹的总体方案设计．     

惯性冗余系统奇偶向量法故障检测与识别技术研究

为使惯性冗余系统达到故障检测与识别的功能，对惯性冗余系统的奇偶向量在有、无故障的不一致情况下进行了研究．介绍了单自由度惯性仪表和双自由度惯性仪表广义似然比故障检测与隔离方法．通过对奇偶向量的分析及仿真，给出了最优化故障检测与隔离算法．该结果表明，采用奇偶向量法确实可以提高冗余惯性系统的故障检测与识别的性能，可以解决其软故障的检测问题．     

某型舰艇异步电动机故障在线检测装置

在分析定子绕组匝间短路、转子断条、轴承故障等3种异步电动机故障特征的基础上，通过采集定予电压、定子电流信号，应用连续细化傅里叶变换、自适应滤波，并结合转子齿槽谐波转差率估计、检测阈值自整定技术，实现了在线检测异步电动机故障．     

陀螺仪冗余系统的方案配置及故障检测与识别

讨论了四目二自由度陀螺仪捷联系统的余度最佳配置方案，提出了利用奇偶方程进行故障检测与识别的线性相关技术，得出了余度技术不仅能提高系统的可靠性，而且还能提供重复测量数据，并能利用最小二乘进行数据处理，求解角速率的最佳估值。     

基于改进型阴性选择算法的车辆故障检测方法研究

根据现有的阴性选择算法提出适于车辆故障检测的改进型阴性选择算法。在改进型算法中，对数据串编码、自体集合的生成、检测器数目的确定进行了研究。对某军车上使用的防滑差速器正常工作和故障状态下的样本数据进行故障检测，结果表明了改进型阴性选择算法的有效性，并与神经网络检测方法所得到的结果进行比较，表明了改进型阴性选择算法具有较高的检测准确度。     

基于H∞优化方法的鲁棒故障检测

在基于观测器／滤波器理论的动态系统故障检测与诊断中，模型信息和测量信息的不确定性将影响结果的准确性。文章基于H∞优化方法设计了故障的检测与诊断系统，通过弱化不确定干扰因素对残差的影响，增强了故障检测系统的鲁棒性。同时设置适当的阈值，对故障决策中的虚警进行充分地抑制。最后，在某机电跟踪与稳定伺服系统中进行了仿真研究，结果表明，这种方法能够有效地提高系统的故障检测精度。     

电子电路故障的检测方法与技巧研究

电子电路故障的检测方法有直接观察法、参数测试法、信号寻迹法、对分法、分割测试法、对比法、替代法、电容器旁路法。其检测技巧包括:正确的故障检测步骤、合理选择检测仪器、重视器件手册。     

组合导航系统故障检测算法研究现状分析

组合导航系统发生故障时能够准确检测是评价导航系统性能的重要指标之一。对现有的故障检测算法进行分类,介绍了基于模型的组合导航故障检测算法、基于信号处理的组合导航故障检测算法、基于机器学习的组合导航故障检测算法,并针对各类算法存在的问题,总结了目前的解决方法。针对故障算法的检测时间较长和检测率低等问题,介绍了目前提出的其他故障检测算法,得出了各故障检测算法的性能差异,指出了组合导航各类算法的技术特点及未来发展趋势,为组合导航故障检测方向提供了参考。     

多传感器容错综合导航系统技术及其应用研究

文中结合经典的故障检测、隔离方法和联邦卡尔曼滤波,提出了以惯性导航系统为基准的多传感器容错综合导航系统设计方案,并在信息融合策略中采用了"故障诊断周期"方法对系统故障和野值进行了不同处理,以提高系统滤波的精度和数据的连续性.以SINS/GPS/Doppler组合导航系统为例, 结合载体的使用要求以及各导航子系统的使用范围和误差特性进行了设计方案的可行性分析.研究结果表明, 所设计的方案既能有效地实现系统故障检测、隔离和系统重构, 而且整个导航计算过程保持了良好的算法连续性、稳定性和系统精度.     

χ2检验法在组合导航子系统故障检测中的应用

为了解决组合导航子系统的故障检测问题,从χ2检验法的特点入手,通过对系统误差、性能的分析及仿真,给出了χ2检验法在组合导航子系统中的故障检测与隔离的具体算法.该研究结果表明,采用χ2检验法在工程实践上确实可以有效解决组合导航子系统的故障检测问题.     

基于状态χ2检测的神经网络故障检测算法研究

故障检测对于保证组合导航系统的高可靠性是十分重要的.文中提出了一种基于状态χ2检测法的神经网络故障检测法,根据状态χ2检验法的实时结果检测故障,然后用一个BP神经网络模型确定故障所在位置,进行故障隔离.通过仿真,验证了这种方法的有效性.     

基于小波辅助的GPS/SINS 组合导航系统故障检测与信息融合算法

针对GPS/SINS组合导航系统可能出现故障的问题,提出一种基于小波辅助的组合导航系统故障检测与信息融合算法。将卡尔曼滤波器的估计误差进行相应的多小波故障检测分析,在较短时间内发现故障点进而降低虚警概率;若GPS发生软故障,利用改进的自适应算法进行信息融合,进而保证系统的滤波精度、容错能力和可靠性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

捷联惯导/里程计高精度组合导航算法

针对里程计(OD)刻度系数误差和惯导安装误差角对车载捷联惯导(SINS)/OD组合导航系统的影响,重新推导并建立了新的量测方程,在此基础上加入故障检测的方法,从而构成了新的组合导航算法。该组合导航算法能够有效地提高组合导航精度,及时准确地检测出量测故障;同时该组合导航算法同样适用于车辆运动学约束辅助导航模式,为OD发生故障时提供了一种容错方案。仿真结果验证了该算法的有效性。     

一种故障重构技术在导弹系统故障诊断中的应用

针对导弹姿态控制系统的故障情况,阐述了一种利用基于滑模观测器的故障诊断方法.该方法主要是对保持观测器处于滑动模态的等效输出注入进行分析.通过对观测器输出的正确分析,可以达到对故障的正确估计,避免故障误报和漏报.通过一仿真算例,证明了该方法的有效性.     

小波故障检测在脉冲星组合导航中的应用

为提高基于X射线脉冲星的组合导航系统容错能力,利用小波分析方法进行故障检测,以保证组合导航系统的精度和可靠性。笔者采用X射线脉冲星导航、天文导航和紫外敏感器导航构建组合导航系统,运用小波分析技术对传感器输出信号进行故障诊断,并进行故障隔离和系统重构,最后采用联邦式滤波器进行信息融合,并以火星探测任务为例进行了数学仿真。实验结果表明：该方法能够有效检测相关传感器故障,解决了X射线脉冲星组合导航系统因故障导致的导航结果变差问题,且具有较高的导航精度,提高了脉冲星组合导航系统的容错性能和工程实用价值。     

机载武器SINS/BDS组合导航自适应滤波算法研究

对适用于机载武器的组合导航算法展开研究,给出了SINS/BDS组合导航状态方程,推导了以伪距、伪距率作为观测量的观测方程。针对传统卡尔曼滤波算法在测量噪声不确定的情况下使用存在缺陷的问题,研究了新的噪声自适应调整滤波与残差故障检测算法。对新算法进行了软件设计,并开展了软件仿真与产品车载试验。试验结果表明,所设计的算法能有效增强系统鲁棒性、提高滤波算法精度,有效隔离故障卫星数据,能保证被测导航产品的高精度、稳定、可靠输出。     

抗差估计及Allan方差在车载组合导航系统中的应用研究

针对组合导航系统中全球定位系统(GPS)信号易丢失和干扰、惯性导航系统(INS)无法长时间单独工作的问题,通过采用带故障检测和隔离的导航算法解决GPS 数据异常的问题,有效提高系统的可靠性;同时当GPS 卫星信号短时间丢失时,利用Allan 方差分析方法确定惯性传感器误差并进行补偿,使纯INS 能够在一定精度内独立工作相对长的一段时间。车载试验结果表明:该方法能够保证组合导航系统的可靠性,且在GPS 信号短时间丢失情况下提高了纯惯导系统的导航性能。