[發(fā)明專利]一種控制力矩陀螺儀故障檢測方法、裝置及相關(guān)存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310060890.4
• 申請日: 2023-01-15
• 公開（公告）號: CN115824261B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐其志;王殊晨;伊梟劍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G06F18/214;G06F18/24;G06N3/0442;G06N3/08;G01M13/04
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

1.一種控制力矩陀螺儀故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10、搭建Sinc-LSTM網(wǎng)絡(luò)，采用大規(guī)模IMS軸承故障檢測數(shù)據(jù)集和火星車數(shù)據(jù)集進(jìn)行兩階段的預(yù)訓(xùn)練；

S20、獲取在軌衛(wèi)星的控制力矩陀螺儀遙測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行工況分類預(yù)處理；

S30、使用經(jīng)工況分類預(yù)處理后的控制力矩陀螺儀遙測數(shù)據(jù)，對經(jīng)過兩階段預(yù)訓(xùn)練得到的Sinc-LSTM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到能夠?qū)崿F(xiàn)控制力矩陀螺儀遙測數(shù)據(jù)擬合重建的模型；其中，經(jīng)過第二階段預(yù)訓(xùn)練的Sinc函數(shù)濾波器和LSTM單元內(nèi)部參數(shù)作為控制力矩陀螺儀數(shù)據(jù)訓(xùn)練的初始權(quán)重參數(shù)；

S40、基于所述控制力矩陀螺儀遙測數(shù)據(jù)擬合重建的模型，對需要檢測的控制力矩陀螺儀進(jìn)行檢測；將得到的重建數(shù)據(jù)與其對應(yīng)的原始遙測數(shù)據(jù)作差，進(jìn)行自適應(yīng)的閾值判斷完成故障檢測；

其中，在差值數(shù)據(jù)計算過程中，采用指數(shù)加權(quán)平均的方式對差值序列進(jìn)行平滑處理；

閾值的設(shè)置根據(jù)工況分段動態(tài)變化，各個工況分段的閾值設(shè)置由以下公式?jīng)Q定：

其中，表示第i個工況分段的異常判斷閾值，μ_i表示第i個工況分段擬合重建數(shù)據(jù)與原始遙測數(shù)據(jù)差值的均值，σ_i和σ₀分別表示第i個工況分段差值的標(biāo)準(zhǔn)差和全壽命周期誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，λ_Stable和λ_Dynamic表示一對提前設(shè)置的常量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制力矩陀螺儀故障檢測方法，其特征在于，所述步驟S10包括：

S101、搭建Sinc-LSTM網(wǎng)絡(luò)；

S102、采用大規(guī)模IMS軸承故障檢測數(shù)據(jù)集，輸入所述Sinc-LSTM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行第一階段預(yù)訓(xùn)練；

S103、將火星車數(shù)據(jù)集輸入經(jīng)過第一階段預(yù)訓(xùn)練的Sinc-LSTM網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行第二階段預(yù)訓(xùn)練。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制力矩陀螺儀故障檢測方法，其特征在于，所述步驟S20包括：

獲取在軌衛(wèi)星的控制力矩陀螺儀全周期時序數(shù)據(jù)進(jìn)行工況分類，得到不同工況下的控制力矩陀螺儀運行數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種控制力矩陀螺儀故障檢測方法，其特征在于，工況分類選用基于密度峰值的自動聚類算法。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制力矩陀螺儀故障檢測方法，其特征在于，所述步驟S30中，Sinc-LSTM網(wǎng)絡(luò)首層利用Sinc函數(shù)濾波器作為一維卷積核進(jìn)行特征提取。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種控制力矩陀螺儀故障檢測方法，其特征在于，所述Sinc-LSTM網(wǎng)絡(luò)中，采用Sinc函數(shù)濾波器對LSTM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，增強(qiáng)LSTM網(wǎng)絡(luò)對一維時序數(shù)據(jù)的擬合重建能力。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種控制力矩陀螺儀故障檢測方法，其特征在于，所述Sinc-LSTM網(wǎng)絡(luò)中隱藏層的第一層由16×6個SincNet濾波器構(gòu)成，LSTM網(wǎng)絡(luò)部分由兩層96個單元的單向LSTM網(wǎng)絡(luò)組成，數(shù)據(jù)輸入全連接層后連接輸出層完成訓(xùn)練。

8.一種控制力矩陀螺儀異常檢測裝置，其特征在于，包括：

遙測數(shù)據(jù)獲取設(shè)備，用以采集在軌衛(wèi)星控制力矩陀螺儀運行數(shù)據(jù)；

存儲器，該存儲器中存儲有計算機(jī)指令；

處理器，與所述遙測數(shù)據(jù)獲取設(shè)備、存儲器數(shù)據(jù)連接，其通過執(zhí)行所述計算機(jī)指令，從而執(zhí)行如權(quán)利要求1-7任一項所述的控制力矩陀螺儀故障檢測方法，對控制力矩陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)行異常檢測。

9.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)指令，所述計算機(jī)指令在被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一項所述的控制力矩陀螺儀故障檢測方法。