一種適用于無人飛行器電氣系統的故障診斷方法，首先建立無人飛行器電氣系統故障診斷知識庫和故障癥狀集合，然后取出完整包含所有癥狀的故障診斷規則和全部故障診斷決策表；將診斷成功次數最多的故障原因作為故障診斷預測結果輸出，并對故障原因進行驗證，驗證通過，則作為最終的診斷結果，用來定位故障模式，完成自主快速動態重構，若驗證不通過，則重新選取故障原因；本發明專利技術極大地提高了電氣系統的可靠性與容錯能力，有較好的工程應用價值。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術設及一種故障診斷方法，特別是一種適用于無人飛行器電氣系統的故障診 斷方法，屬于電氣系統設計領域。
技術介紹
新一代無人飛行器完成賦予任務時，不僅要高效率而且要具有更好的安全性，一 種適用于無人飛行器的可快速動態重構電氣系統將不會顯著增加軟硬件資源開銷而實現 更安全的飛行，可W根據能力喪失情況和任務功能優選級重新分配剩余資源、執行資源實 現資源的動態配置重構。在系統重構設計方面，國內外關注的重點在飛行器電氣系統的冗 余架構、系統備份方式方面，一般通過對故障模式的分析事先設定好故障情況下邏輯重構 的形式，難W滿足未知故障狀態下系統快速自主重構的需求，也一定程度上降低了電氣系 統的容錯性、高可靠性。 數據挖掘技術的不斷發展，為從海量的衛星測控數據中分析提取出有價值的知識 提供了有效的理論和工具支持，并且國內外對數據挖掘技術在衛星故障診斷及預測中的應 用進行了研究，但是此類故障檢測方法僅針對常規可預見性故障進行設計，當發生的故障 與預先假設的故障相差較大時，該方法不能得到滿意的結果。為最大限度提高飛行任務的 可靠性與安全性，實現未知故障狀態下系統快速自主重構的任務需求，需重點解決電氣系 統任意故障模式的識別、預測W及定位問題，W及在此基礎上實現電氣系統的快速重構設 計。
技術實現思路
本專利技術的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種適用于無人飛行器 電氣系統的基于數據挖掘技術的動態重構設計方法，利用基于決策表的數據挖掘技術，根 據電氣系統硬件、軟件故障推斷故障原因并實現故障定位，然后結合知識推理算法實現適 用于無人飛行器的自主快速動態重構，極大地提高了電氣系統的可靠性與容錯能力，有較 好的工程應用價值。 本專利技術的技術解決方案是：，其 特征在于步驟如下： (1)建立無人飛行器電氣系統故障診斷知識庫；所述故障診斷知識庫包括故障診 斷決策表和故障診斷規則； (2)獲取無人飛行器電氣系統故障癥狀集合，令該故障癥狀集合為C1，將故障癥 狀集合C1存儲于中間數據庫；[000引 做利用步驟似中的故障癥狀集合C1與步驟（1)中故障診斷知識庫中的所有故 障診斷規則進行匹配，取出完整包含C1中所有癥狀的故障診斷規則，設為R1，令R1的全部 故障診斷決策表組成的集合為D1 ; (4)將集合D1中對應的故障原因按照W往診斷成功次數進行降序排列，將決策集 合D1中診斷成功次數最多的故障原因dl作為故障診斷預測結果輸出，同時輸出dl所對應 的故障癥狀集合中除去C1之外的故障癥狀集合C2; (5)逐項檢查無人飛行器電氣系統是否存在C2中的各故障癥狀，若無人飛行器電 氣系統存在C2中的各故障癥狀，則dl為正確的診斷結果，結束故障診斷過程；否則，dl為 錯誤的診斷結果，進入步驟化）；(6)從D1中刪除dl，即D1 =Dl-dl，重復步驟（4)~步驟化），直至獲取正確的診 斷結果化，進入步驟（7); (7)輸出最終診斷結果化，根據診斷結果化從預先給定的故障模式查找表中捜索 定位故障模式，并且根據故障模式實現無人飛行器的自主快速動態重構。 所述步驟（1)中建立無人機飛行器電氣系統故障診斷知識庫，具體是利用基于粗 糖集屬性約簡算法的數據挖掘方法獲取無人飛行器電氣系統故障類型，進而建立無人機飛 行器電氣系統故障診斷知識庫。 所述利用基于粗糖集屬性約簡算法的數據挖掘方法獲取無人飛行器電氣系統故 障類型，進而建立無人機飛行器電氣系統故障診斷知識庫，具體步驟如下： (1-1)獲取無人飛行器電氣系統歷史故障樣本，建立無人飛行器電氣系統歷史故 障樣本庫； (1-2)對無人飛行器電氣系統歷史故障樣本庫中的樣本按故障類型進行劃分，得 到按故障類型劃分的歷史故障樣本庫，建立按故障類型劃分的歷史故障樣本庫集合； (1-3)分別對步驟（1-2)中得到的按故障類型劃分的歷史故障樣本庫進行數據預 處理，構建每個按故障類型劃分的歷史故障樣本庫的故障診斷決策表； (1-4)用基于差別矩陣的決策表屬性約簡算法對步驟（1-3)形成的故障診斷決策 表進行屬性約簡，刪除所有冗余條件屬性；具體為：[001引令故障診斷決策表為S= <U，R，V，f〉，U=<Xi，而，...，X。〉為論域，其中XI，而，...，X。為歷史故障樣本，n為歷史故障樣本數，R=PUD為故障診斷決策表的屬性 集合，其中P=(aili= 為故障診斷決策表的條件屬性集合，曰1為第i個故障屬 性，m為故障屬性數，D= {山為故障診斷決策表的決策屬性集合，令CD(i，j)為差別矩陣中 第i行j列的元素，則差別矩陣為：其中i，j= 1，. . .，n，ai(x,)為歷史故障樣本X,在故障屬性曰1上的取值；所述V為 歷史故障樣本庫，f為歷史故障樣本庫的子集；[002引 （l-f5)求出（1-4)差別矩陣中所有取值非空元素CD(iJ)的析取表達式L。，具體 由公式： 給出；所述非空元素CdQ, j)滿足CdQ, j)聲0和QQ:(1-6)將步驟（1-5)中的全部析取表達式Li,羅列出來，并對它們進行整體合取運 算，從而得出合取范式以具體由公式：給出；[002引 （1-7)將步驟（1-6)中的合取范式L化成析取表達式，完成決策表的屬性約簡，進 而獲取具備適應性的診斷規則；具體由公式：給出； (1-8)利用步驟（1-7)中獲取到的具備適應性的診斷規則更新無人機飛行器電氣 系統故障診斷知識庫中的初始診斷規則，并刪除與初始診斷規則相沖突的具備適應性的診 斷規則，所述初始診斷規則為人工獲取的診斷規則。 所述步驟（1-2)中的故障類型分為軟件故障和硬件故障，所述軟件故障包括應用 任務發生的異常故障、應用任務超時故障和應用任務臨界故障；所述硬件故障包括電氣模 塊故障、接口模塊故障、電源模塊故障和底板總線模塊故障。 所述步驟（1-3)中的預處理包括故障提取、離散化和刪除重復對象。 所述無人飛行器電氣系統的重構狀態包括9種，分別為：S1 :初始工作方式；S2 : 任務重啟動方式；S3 :子系統重加載方式；S4 :終止應用方式；S5 :啟動備份模塊方式；S6 : 降級重構方式；S7 :電源備份切換方式；S8 :總線備份切換方式；S9 :處理模塊終結方式。[003引所述步驟（7)中根據故障模式實現無人飛行器的自主快速動態重構，具體通過查 找故障模式與動態重構對照表的方式實現，所述故障模式與動態重構對照表如表1所示：表1?〇 本專利技術與現有技術相比的有益效果是： (1)本專利技術利用基于決策表的數據挖掘技術，根據飛行器上電氣系統軟件故障、硬 件故障推斷出飛行器上電氣系統的故障模式；從而可W實現自主快速動態重構； 似本專利技術通過對電氣系統故障的識別、預測W及定位實現對電氣系統的余度管 理，同時結合自適應算法實現電氣系統的自學習，通過大量歷史數據不斷建模，完善故障診 斷列表，最大限度提高了飛行器故障檢測率； (3)本專利技術提出的可快速動態重構不是事先預定的邏輯重構，根據外界條件，結合 知識推理算法實現適用于無人飛行器的自主快速動態重構，極大地提高了電氣系統的可靠 性與容錯能力，有較好的工程應用價值；[當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種適用于無人飛行器電氣系統的故障診斷方法，其特征在于步驟如下：(1)建立無人飛行器電氣系統故障診斷知識庫；所述故障診斷知識庫包括故障診斷決策表和故障診斷規則；(2)獲取無人飛行器電氣系統故障癥狀集合，令該故障癥狀集合為C1，將故障癥狀集合C1存儲于中間數據庫；(3)利用步驟(2)中的故障癥狀集合C1與步驟(1)中故障診斷知識庫中的所有故障診斷規則進行匹配，取出完整包含C1中所有故障癥狀的故障診斷規則，設為R1，令R1的全部故障診斷決策表組成的集合為D1；(4)將集合D1中對應的故障原因按照以往診斷成功次數進行降序排列，將決策集合D1中診斷成功次數最多的故障原因d1作為故障診斷預測結果輸出，同時輸出d1所對應的故障癥狀集合中除去C1之外的故障癥狀集合C2；(5)逐項檢查無人飛行器電氣系統是否存在C2中的各故障癥狀，若無人飛行器電氣系統存在C2中的各故障癥狀，則d1為正確的診斷結果，結束故障診斷過程；否則，d1為錯誤的診斷結果，進入步驟(6)；(6)從D1中刪除d1，即D1＝D1?d1，重復步驟(4)～步驟(6)，直至獲取正確的診斷結果dn，進入步驟(7)；(7)輸出最終診斷結果dn，根據診斷結果dn從預先給定的故障模式查找表中搜索定位故障模式，并且根據故障模式實現無人飛行器的自主快速動態重構。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡欣，劉飛，姚旺，劉文文，王琳娜，曾貴明，梁君，劉洋，劉小軍，于海鵬，李智，
申請(專利權)人：中國運載火箭技術研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11
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