[發(fā)明專利]一種航天器機(jī)電部件的健康狀態(tài)評估方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211616097.X
• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN115828611B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉成瑞;劉磊;劉文靜;王淑一;徐赫嶼;梁寒玉;李文博
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F18/25;G06F18/214
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 張沫

1.一種航天器機(jī)電部件的健康狀態(tài)評估方法，其特征在于，包括：

獲取航天器機(jī)電部件的待測數(shù)據(jù)；其中，所述待測數(shù)據(jù)包括機(jī)電部件的自身參數(shù)和航天器的整體參數(shù)的數(shù)據(jù)；

對每種參數(shù)的待測數(shù)據(jù)依次進(jìn)行離群點處理、特征提取處理和標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到每種參數(shù)的目標(biāo)特征；

將所有參數(shù)的目標(biāo)特征輸入訓(xùn)練好的健康狀態(tài)評估模型中，得到所述待測數(shù)據(jù)對應(yīng)的健康因子；其中，所述健康因子用于表征所述機(jī)電部件的健康狀態(tài)，所述健康狀態(tài)評估模型是通過以所述機(jī)電部件的樣本特征作為輸入和以所述樣本特征對應(yīng)的樣本健康因子作為輸出來對預(yù)設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練得到的，所述樣本特征是通過對所述機(jī)電部件的樣本數(shù)據(jù)依次進(jìn)行離群點處理、特征提取處理和標(biāo)準(zhǔn)化處理得到的；

所述樣本健康因子是通過如下方式得到的：

對每種參數(shù)的樣本特征進(jìn)行降維處理，得到每種參數(shù)的一維融合特征；

對所有參數(shù)的一維融合特征進(jìn)行降維處理，得到所述樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的一維目標(biāo)特征；

對所述一維目標(biāo)特征進(jìn)行曲線擬合，得到樣本擬合曲線；

將所述樣本擬合曲線的擬合值作為樣本健康因子；

所述對所述一維目標(biāo)特征進(jìn)行曲線擬合，得到樣本擬合曲線，包括：

基于所述一維目標(biāo)特征的變化趨勢，對所述一維目標(biāo)特征進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到一維標(biāo)準(zhǔn)特征；其中，所述變化趨勢包括上升趨勢和下降趨勢；

采用最小二乘法對所述一維標(biāo)準(zhǔn)特征進(jìn)行曲線擬合，得到樣本擬合曲線；

所述采用最小二乘法對所述一維標(biāo)準(zhǔn)特征進(jìn)行曲線擬合，包括：

采用如下公式對所述一維標(biāo)準(zhǔn)特征進(jìn)行分段擬合：

式中，為所述一維標(biāo)準(zhǔn)特征，i∈(1，2，…，p)，p為特征提取處理過程中每個特征的長度，p＝floor(n/m)，floor()為向下取整函數(shù)，n為所述樣本數(shù)據(jù)的總個數(shù)，m為設(shè)定滑動窗口長度，a、b和c均為擬合參數(shù)，t_i為所述一維標(biāo)準(zhǔn)特征中第i個參數(shù)對應(yīng)的在軌運行時長；

假設(shè)所述一維標(biāo)準(zhǔn)特征分s段進(jìn)行擬合，則第j(j≤s)段的a_j由下式確定：

式中，a_j-1、b_j-1、c_j-1分別為上一段曲線的擬合參數(shù)，t_{stage_j}為第j段對應(yīng)的起始時刻；

各段的擬合參數(shù)b_j、c_j是通過下式計算得到的：

式中，n_j為所述一維標(biāo)準(zhǔn)特征在第j段中包含的數(shù)據(jù)個數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述機(jī)電部件包括動量輪、控制力矩陀螺、慣性姿態(tài)敏感器和帆板驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的至少一種；

和/或，

所述自身參數(shù)包括電流參數(shù)、溫度參數(shù)和轉(zhuǎn)速參數(shù)中的至少一種；

和/或，

所述整體參數(shù)包括姿態(tài)參數(shù)、軌道參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和指令參數(shù)中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征提取處理所提取的特征包括峰值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、絕對平均值、方根幅值和峭度中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述降維處理采用主元分析法。