目 錄

第1章 緒論 …………………………………………………………………001

1.1 故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生與歷史 ………………………………………001

1.2 航天器故障診斷技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀 …………………………002

1.3 航天器在軌故障情況的統(tǒng)計(jì)與分析 ………………………………014

1.4 故障診斷的術(shù)語(yǔ)定義 ………………………………………………026

1.5 本章小結(jié) ……………………………………………………………027

第2章 航天器姿態(tài)控制系統(tǒng) ……………………………………………029

2.1 概述 …………………………………………………………………029

2.2 姿態(tài)控制系統(tǒng)的要求 …………………………………………………030

2.3 姿態(tài)參數(shù) ……………………………………………………………032

2.4 姿態(tài)動(dòng)力學(xué) ……………………………………………………………035

2.5 姿態(tài)確定和控制……………………………………………………038

2.6 姿態(tài)敏感器 …………………………………………………………040

2.7 姿態(tài)控制的執(zhí)行器 ……………………………………………………055

2.8 姿態(tài)控制系統(tǒng)的驗(yàn)證 …………………………………………………060

2.9 本章小結(jié) ……………………………………………………………068

第3章 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)故障診斷的基本原理 ………………………………………069

3.1 系統(tǒng)故障的數(shù)學(xué)表示 ………………………………………………069

3.2 基于系統(tǒng)模型的故障診斷原理 ……………………………………072

3.3 線性系統(tǒng)的故障診斷原理 ……………………………………………073

3.4 故障檢測(cè)觀測(cè)器的設(shè)計(jì) ………………………………………………077

3.5 帶干擾系統(tǒng)的故障診斷 ……………………………………………086

3.6 奇偶矢量法 …………………………………………………………089

3.7 本章小結(jié) ……………………………………………………………092

第4章 基于統(tǒng)計(jì)理論的故障檢測(cè)原理 ………………………………………093

4.1 二元假設(shè)檢驗(yàn) ………………………………………………………093

4.2 多元假設(shè)檢驗(yàn) ………………………………………………………097

4.3 基于多種測(cè)量殘差的故障診斷方法 ………………………………098

4.4 本章小結(jié) ……………………………………………………………102

第5章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷 ……………………………………………103

5.1 概述 ………………………………………………………………103

5.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的比較 …………………………104

5.3 帶有偏差單元的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) ……………………………………110

5.4 基于 Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷 ………………………………124

5.5 MATLAB擬合工具箱在航天飛機(jī)安全著陸決策中的應(yīng)用………129

5.6 MATLAB模式識(shí)別工具箱在航天飛機(jī)安全著陸決策中的應(yīng)用……………138

5.7 本章小結(jié) ………………………………………………………………145

第6章 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷 ………………………………………146

6.1 概述 ……………………………………………………………146

6.2 模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能技術(shù)的關(guān)系 ………………………147

6.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊系統(tǒng)的比較 …………………………………………148

6.4 模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合形式 …………………………………150

6.5 模糊推理的殘差估計(jì) ………………………………………………151

6.6 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷原理 ……………………………………155

6.7 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的未建模系統(tǒng)的故障診斷 ……………………158

6.8 基于泛函模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的軟故障診斷………161

6.9 本章小結(jié) ……………………………………………………………175

第 7章 基于徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷 …………………………………176

7.1 模糊一徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷 ………………………………176

7.2 基于 HBF 網(wǎng)絡(luò)的故障診斷…………………………………………188

7.3 基于CCA優(yōu)化的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷及應(yīng)用…………………195

7.4 本章小結(jié) ……………………………………………………………203

第 8章 基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷與應(yīng)用…………………………204

8.1 小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于航天器故障診斷 ……………………………204

8.2 單隱藏層模糊遞歸小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的觀測(cè)器設(shè)計(jì) …………………209

8.3 SLFRWNN的自適應(yīng)觀測(cè)器 ……………………………………214

8.4 本章小結(jié) ……………………………………………………………221

第 9章 智能故障診斷技術(shù)在姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用………………………222

9.1 概述 ………………………………………………………………222

9.2 航天器 AD系統(tǒng)模型 ………………………………………………223

9.3 組合傳感器 ………………………………………………………225

9.4 FDD 濾波器設(shè)計(jì) ……………………………………………………227

9.5 故障模型及殘差計(jì)算 ………………………………………………228

9.6 FDD方案 ……………………………………………………………230

9.7 AD系統(tǒng)仿真結(jié)果……………………………………………………232

9.8 本章小結(jié) ……………………………………………………………255

第10章 航天器姿控系統(tǒng)執(zhí)行器故障診斷 …………………………………257

10.1 執(zhí)行器故障診斷框架 ……………………………………………257

10.2 多層自適應(yīng)高斯循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)……………………………………259

10.3 執(zhí)行器故障診斷方案 ………………………………………………264

10.4 仿真實(shí)驗(yàn) ……………………………………………………………272

10.5 本章小結(jié)……………………………………………………………293

第11章 基于LSTM和濾波器的故障值預(yù)測(cè)算法 …………………………294

11.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出序列預(yù)測(cè)……………………………………………294

11.2 基于數(shù)據(jù)與模型相融合的故障預(yù)測(cè) ………………………………300

11.3 仿真實(shí)驗(yàn)……………………………………………………………306

11.4 本章小結(jié)……………………………………………………………318

參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………319

名詞索引……………………………………………………………………………321

附錄 A 影響航天飛機(jī)自主著陸的因素………………………………………324

附錄B 部分彩圖 ………………………………………………………………329