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      基于滑動窗口和統(tǒng)計(jì)信息的電源電壓故障診斷方法

      文檔序號:6552631閱讀:247來源:國知局
      基于滑動窗口和統(tǒng)計(jì)信息的電源電壓故障診斷方法
      【專利摘要】基于滑動窗口和統(tǒng)計(jì)信息的電源電壓故障診斷方法,涉及電源電壓故障診斷技術(shù)。它是為解決現(xiàn)有電源電壓故障診斷方法的準(zhǔn)確度和診斷效率低的問題。首先對電源電壓工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行計(jì)算,確定所有工作狀態(tài)對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)均值{m1,m2,m3,…,ms}和統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差{d1,d2,d3,…,ds},連續(xù)采集實(shí)際衛(wèi)星電源電壓數(shù)據(jù),形成滑動窗口數(shù)據(jù)V并計(jì)算其統(tǒng)計(jì)均值mv和標(biāo)準(zhǔn)差dv,計(jì)算dv與di的最小距離Rj,當(dāng)|mv--mj|<Rj時(shí),則當(dāng)前電源電壓的工作狀態(tài)為狀態(tài)j。該方法診斷準(zhǔn)確度達(dá)到99.6%,診斷效率提高了200%以上。本發(fā)明適用于衛(wèi)星電源及其它航天器的故障診斷。
      【專利說明】基于滑動窗口和統(tǒng)計(jì)信息的電源電壓故障診斷方法

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及電源電壓故障診斷技術(shù)。

      【背景技術(shù)】
      [0002] 電源是衛(wèi)星的重要組成部分,其工作狀態(tài)的穩(wěn)定為衛(wèi)星整體安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供 重要保證,因此,對其工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、識別,并在此基礎(chǔ)上開展故障診斷具有重要意義。 衛(wèi)星電壓的電壓值也隨負(fù)載變化而動態(tài)變化,并且還存在著偶然的異常值。如圖1所示的 是某母線電壓值的變化情況,除了工作狀態(tài)頻繁變化外,還存在偶然的尖峰電壓值。目前, 由于電源電壓變化的特殊性,經(jīng)典的故障診斷方法難以實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的故障診斷,對于電 源狀態(tài)的故障診斷主要靠有經(jīng)驗(yàn)的專家進(jìn)行人工識別,準(zhǔn)確度和診斷效率均很低。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的電源電壓故障診斷方法的準(zhǔn)確度低和診斷效率 低的問題,提供一種基于滑動窗口和統(tǒng)計(jì)信息的電源電壓故障診斷方法。
      [0004] 本發(fā)明所述的基于滑動窗口和統(tǒng)計(jì)信息的電源電壓故障診斷方法包括以下步 驟:
      [0005] 步驟一、電源電壓工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算
      [0006] 對采集到的電源電壓歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確定其工作狀態(tài)的數(shù)目s以及對應(yīng)的數(shù) 據(jù)集合,并對每一個(gè)工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)集合進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,得到所有工作狀態(tài)對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)均 值M = {i%,m2, m3,…,ms}和統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差D = {屯,d2, d3,…,ds};其中,1?至ms分別表示第1 至第s個(gè)工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)均值,屯至d s分別表示第1至第s個(gè)工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差,s為 大于1的整數(shù),所述的工作狀態(tài)包括正常工作狀態(tài)和s-Ι個(gè)不同類型的故障狀態(tài);
      [0007] 步驟二、基于滑動窗口的數(shù)據(jù)采集
      [0008] 采集實(shí)際衛(wèi)星電源電壓數(shù)據(jù)vk,截取以當(dāng)前電源電壓數(shù)據(jù)vk為起點(diǎn)的一段數(shù)據(jù)V, 乂={¥ 15,¥15_1,¥15_2,¥ 15_3,一,¥151+1},作為滑動窗口數(shù)據(jù),其中,1^>0,'\¥>0,1^1+1>0,'\¥為滑動窗口 的寬度;
      [0009] 步驟三、滑動窗口數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算
      [0010] 對滑動窗口數(shù)據(jù)V = {vk, Vh, vk2, vk-3,…,vki+1}進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,得到其對應(yīng)的統(tǒng)計(jì) 均值m v和標(biāo)準(zhǔn)差dv ;
      [0011] 步驟四、當(dāng)前電源電壓工作狀態(tài)識別和故障診斷
      [0012] 按照公式(1)計(jì)算滑動窗口數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差dv與步驟一獲得的各個(gè)工作狀態(tài)的統(tǒng) 計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差{dj的距離{RJ,i為整數(shù),且1彡i彡S,并從中找出最小的距離值Rj,j e {1,2,… ,s},即 Rj = min {Rj,
      [0013] ^ = dv-di, (1)
      [0014] 當(dāng)liv-nijlaj時(shí),當(dāng)前電源電壓的工作狀態(tài)為狀態(tài)j,進(jìn)而獲得當(dāng)前電源電壓的工 作狀態(tài)是正常工作狀態(tài)還是故障狀態(tài)、及故障狀態(tài)的類型,否則,當(dāng)前電源電壓的工作狀態(tài) 為未知類型的故障狀態(tài),并對該未知類型的故障狀態(tài)進(jìn)行存儲。
      [0015] 本發(fā)明采用滑動窗口,在線實(shí)時(shí)地掃描并識別電源電壓的工作狀態(tài),能夠?qū)崿F(xiàn)高 效率、高準(zhǔn)確度的故障診斷,該方法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜度為〇(n)。通過對實(shí)際衛(wèi)星電源電壓的 測試,上述方法的故障診斷準(zhǔn)確度達(dá)到99. 6%,與人工診斷相比,診斷效率提高了 200%以 上,為后續(xù)的故障推理和定位提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0016] 圖1為【背景技術(shù)】中某電源母線電壓值的變化情況;
      [0017] 圖2為本發(fā)明所述的基于滑動窗口和統(tǒng)計(jì)信息的電源電壓故障診斷方法的流程 圖。

      【具體實(shí)施方式】

      【具體實(shí)施方式】 [0018] 一:結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式所述的基于滑動窗口和 統(tǒng)計(jì)信息的電源電壓故障診斷方法包括以下步驟:
      [0019] 步驟一、電源電壓工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算
      [0020] 對采集到的電源電壓歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確定其工作狀態(tài)的數(shù)目s以及對應(yīng)的數(shù) 據(jù)集合,并對每一個(gè)工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)集合進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,得到所有工作狀態(tài)對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)均 值 M = {mp m2, m3,…,mj 和統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差 D = {屯,d2, d3,…,dj ;其中,mp m2、m3、......和 ms 分別表示第1、第2、......和第s個(gè)工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)均值,dpA......d3......和ds分別表示第 1、第2、......和第s個(gè)工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差,s為大于1的整數(shù),所述的工作狀態(tài)包括正 常工作狀態(tài)和s-Ι個(gè)不同類型的故障狀態(tài);
      [0021] 步驟二、基于滑動窗口的數(shù)據(jù)采集
      [0022] 采集實(shí)際衛(wèi)星電源電壓數(shù)據(jù),截取以當(dāng)前電源電壓數(shù)據(jù)vk為起點(diǎn)的一段數(shù)據(jù)V,V -{Vk,Vk-1,Vk2, Vk-3,…,Vk-w+1 },作為滑動窗口數(shù)據(jù),其中,k>0,w>0,k-w+l>0,w為滑動窗口的 覽度;
      [0023] 步驟三、滑動窗口數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算
      [0024] 對滑動窗口數(shù)據(jù)V = {vk, Vh, vk2, vk_3,…,vki+1}進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,得到其對應(yīng)的統(tǒng)計(jì) 均值m v和標(biāo)準(zhǔn)差dv ;
      [0025] 步驟四、當(dāng)前電源電壓工作狀態(tài)識別和故障診斷
      [0026] 按照公式(1)計(jì)算滑動窗口數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差dv與步驟一獲得的各個(gè)工作狀態(tài)的統(tǒng) 計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差{dj的距離{RJ,i為整數(shù),且1彡i彡s,并從中找出最小的距離值R」,j e {1,2,… ,s},即 Rj = min {Rj,
      [0027] ^ = d (1)
      [0028] 當(dāng)liv-mjla」時(shí),當(dāng)前電源電壓的工作狀態(tài)為狀態(tài)j,進(jìn)而獲得當(dāng)前電源電壓的工 作狀態(tài)是正常工作狀態(tài)還是故障狀態(tài)、及故障狀態(tài)的類型,否則,當(dāng)前電源電壓的工作狀態(tài) 為未知類型的故障狀態(tài),并對該未知類型的故障狀態(tài)進(jìn)行存儲。
      [0029] 常見的故障狀態(tài)的類型有:過充高壓,過載低壓,電源低壓等,對正常工作狀態(tài)和 每個(gè)類型的故障狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得到Μ和D。
      [0030] 上述步驟二中,在對實(shí)際衛(wèi)星電源電壓數(shù)據(jù)Vi進(jìn)行工作狀態(tài)識別和故障診斷時(shí), 采用滑動窗口結(jié)構(gòu),窗寬度為《,如果處理數(shù)據(jù)寬度小于《,則以數(shù)據(jù)的實(shí)際寬度為準(zhǔn)。步驟 四中,由于共有S-1個(gè)不同類型的故障狀態(tài)類型,即故障狀態(tài)1至故障狀態(tài)S-1,因此,當(dāng)確 定當(dāng)前電源電壓的工作狀態(tài)為狀態(tài)j時(shí),即可確定當(dāng)前電源電壓的工作狀態(tài)為正常工作狀 態(tài)還是故障狀態(tài),以及故障狀態(tài)的類型。
      [0031] 本實(shí)施方式所述的基于滑動窗口和統(tǒng)計(jì)信息的電源電壓故障診斷方法采用滑動 窗口,在線實(shí)時(shí)地掃描并識別電源電壓的工作狀態(tài),能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、高準(zhǔn)確度的故障診 斷,該方法的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜度為ο (η)。通過對實(shí)際衛(wèi)星電源電壓的測試,上述方法的故障診 斷準(zhǔn)確度達(dá)到99. 6%,與人工診斷相比,診斷效率提高了 200%以上,為后續(xù)的故障推理和 定位提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。該方法適用于于衛(wèi)星電源的故障診斷,以及其它衛(wèi)星監(jiān)測數(shù) 據(jù)的故障診斷領(lǐng)域,同時(shí)還可以擴(kuò)展到其它航天器的故障診斷應(yīng)用中。
      【權(quán)利要求】
      1.基于滑動窗口和統(tǒng)計(jì)信息的電源電壓故障診斷方法,其特征在于:該方法包括以下 步驟: 步驟一、電源電壓工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)信息計(jì)算 對采集到的電源電壓歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,確定其工作狀態(tài)的數(shù)目S以及對應(yīng)的數(shù)據(jù)集 合,并對每一個(gè)工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)集合進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,得到所有工作狀態(tài)對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)均值Μ ={π^,m2, m3,…,mj和統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差D = {屯,d2, d3,…,ds};其中,1?至ms分別表示第1至第 s個(gè)工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)均值,屯至ds分別表示第1至第s個(gè)工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差,s為大于 1的整數(shù),所述的工作狀態(tài)包括正常工作狀態(tài)和s-Ι個(gè)不同類型的故障狀態(tài); 步驟二、基于滑動窗口的數(shù)據(jù)采集 采集實(shí)際衛(wèi)星電源電壓數(shù)據(jù)vk,截取以當(dāng)前電源電壓數(shù)據(jù)vk為起點(diǎn)的一段數(shù)據(jù)V,V = {vk. Vk-1,Vk-2? Vk-3,…? Vk-w+1 },作為滑動窗口數(shù)據(jù),其中,1〇0,《>0,1^+1>0,《為滑動窗口的寬 度; 步驟三、滑動窗口數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算 對滑動窗口數(shù)據(jù)V = {vk, Vh, vk2, vk_3,…,vk_w+1}進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,得到其對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)均值 mv和標(biāo)準(zhǔn)差dv ; 步驟四、當(dāng)前電源電壓工作狀態(tài)識別和故障診斷 按照公式(1)計(jì)算滑動窗口數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差dv與步驟一獲得的各個(gè)工作狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)差{dj的距離{RJ,i為整數(shù),且1彡i彡s,并從中找出最小的距離值R」,j e {1,2,? ,s},即 Rj = min {Rj, 氏=? (1) 當(dāng),當(dāng)前電源電壓的工作狀態(tài)為狀態(tài)j,進(jìn)而獲得當(dāng)前電源電壓的工作狀 態(tài)是正常工作狀態(tài)還是故障狀態(tài)、及故障狀態(tài)的類型,否則,當(dāng)前電源電壓的工作狀態(tài)為未 知類型的故障狀態(tài),并對該未知類型的故障狀態(tài)進(jìn)行存儲。
      【文檔編號】G06F19/00GK104049221SQ201410323380
      【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
      【發(fā)明者】羅清華, 劉連勝, 彭喜元, 王少軍, 彭宇, 張玉杰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)
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