一种陀螺测量系统的故障诊断方法

摘要

一种陀螺测量系统的故障诊断方法，包括以下步骤：（1）确定陀螺属于何种构型，之后计算陀螺之间的夹角关系；（2）确定陀螺平衡方程的权系数；（3）确定判断陀螺排序；（4）根据步骤（3）中确定的判断陀螺排序结果，设计平衡方程；（5）设计故障诊断方法。本发明方法能大幅度提高陀螺故障诊断的概率，工程可实现性强，能适应任何复杂构型的陀螺故障诊断。

主权项

一种陀螺测量系统的故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定陀螺属于何种构型，之后计算陀螺之间的夹角关系；(2)确定陀螺平衡方程的权系数R_n为引入陀螺{i₁,…,i_n}n＝4,5的安装位置矩阵，且R_n＝[O_gi1,O_gi2,...,O_gi(n‑1)]^T，O_gij(j＝1,...,n，n＝4,5)为陀螺的安装位置；(3)确定判断陀螺排序；所述确定判断陀螺排序的方法如下：(3.1)根据引入陀螺数据的序号，按从小到大排列，得到序列{i₁,…,i_n}；(3.2)将陀螺分成组，记对应评价值为max_minA₁、max_minA₂、…、max_minA_N；(3.3)计算max_minA_k，k＝1,...,N,其中max_minA_k＝max(abs(Q_giRk))/min(abs(Q_giRk)+1e‑8)，Q_giRk＝[O_gim·inv(R_k^TR_k)R_k^T,‑1]，R_k为第k组陀螺安装位置矩阵，O_gim为引入陀螺中不属于第k组陀螺的其他任一陀螺的安装位置；(3.4)取max_minA_k，k＝1,...,N中最小值，并将对应的组合作为确定判断陀螺排序组合，组合里的四个陀螺作为排序后新组合的前四个陀螺，而没有包含的另外一个陀螺作为新组合中的第五个陀螺；(4)根据步骤(3)中确定的判断陀螺排序结果，设计平衡方程；所述根据确定出的判断陀螺排序结果，设计陀螺平衡方程为ε_Δ＝O_giR·g‑dg_i5'；其中，O_giR＝O_gi5'·inv(R^TR)R^T，R＝[O_gi1',O_gi2',O_gi3',O_gi4']^T，g＝[dg_i1',dg_i2',dg_i3',dg_i4']^T，(i₁',i₂',i₃',i₄',i₅')为新组合，dg_i1',dg_i2',dg_i3',dg_i4',dg_i5'为陀螺测量输出；(5)设计故障诊断方法；所述故障诊断方法为：当五个陀螺工作时，所述陀螺系统故障诊断方法为：如果五陀螺的平衡方程不满足预设的判断阈值，连续m_fault次以上则认为有陀螺故障，则先构造由四个陀螺测量输出组成的个不同的四陀螺平衡方程，并对平衡方程残差幅值设计不同判断区间，不同判断区间赋予不同的记分分值，连续ΔT秒后对分数最低的对应陀螺记次器加1，如此反复进行，如果判断出有陀螺故障且仅一个陀螺的记次器超过m_faultM次，则该记次器对应的陀螺故障，否则重新进行故障判断，m_fault、ΔT和m_faultM均为预设值；当四个陀螺工作时，所述陀螺系统故障诊断方法为：在判断四个陀螺的平衡方程时，先构造由四个陀螺测量输出组成的4个不同的四陀螺平衡方程，再对平衡方程残差进行判断，如果连续m_fault1次最大的残差幅值超过允许门限，则有陀螺故障，再根据红外地球敏感器和数字太阳敏感器或者单独采用星敏感器信息定位故障陀螺，由红外地球敏感器和数字太阳敏感器或者单独采用星敏感器信息确定的姿态与各陀螺输出数据的相关性组成4个新的平衡方程，每隔ΔT₁时间判断一次，如此反复进行，如果陀螺有故障且连续m_fault4次不满足新平衡方程，则认为新平衡方程对应的陀螺故障，m_fault1、ΔT₁和m_fault4均为预设值。