CN113341915A - 一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法，包括以下步骤：步骤1、设定虚警率进而确定故障诊断函数的门限值；步骤2、计算故障诊断函数数值，将连续两次的数值与门限值比较，确定是否有陀螺发生故障；步骤3、利用载体运动连续性的特点，采用线性预测法确定具体故障陀螺。本发明通过奇偶向量计算故障诊断函数数值，采用两点诊断法，即在连续两次故障诊断函数数值大于门限值时，才确定有陀螺发生故障，有效减小误诊断概率。

Description

一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法

技术领域

本发明属于谐振惯导技术领域，涉及谐振惯导系统故障诊断隔离方法，尤其是一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法。

背景技术

为了满足载体对谐振惯导系统可靠性、成本、体积、重量等因素的综合要求，通常采用四陀螺配置方案。四陀螺谐振惯导系统包含一个冗余陀螺，在某个陀螺发生故障时，可以利用其余陀螺进行导航解算，保证系统正常工作。因此必须采取有效的故障检测与隔离方法对故障陀螺进行检测、识别和隔离。

经检索，未发现与本发明相同或相近似的现有技术的公开文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法，能够有效对故障陀螺进行检测、识别和隔离。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法，包括以下步骤：

步骤1、设定虚警率进而确定故障诊断函数的门限值；

步骤2、计算故障诊断函数数值，将连续两次的数值与门限值比较，确定是否有陀螺发生故障；

步骤3、利用载体运动连续性的特点，采用线性预测法确定具体故障陀螺。

而且，所述步骤1的具体方法为：

设定虚警率α＝0.01，对应的故障门限值为：

为卡方分布函数

而且，所述步骤2的具体方法为：

已知奇偶方程：

p(t)＝VM(t)

式中，

是奇偶向量；

定义谐振惯导系统t(t＞0)时刻陀螺输出值为：

M(t)＝[m₁(t) m₂(t) m₃(t) m₄(t)]^T。

则故障诊断函数为

其中，σ²为陀螺输出噪声标准差，可以事先通过陀螺测试得到；

若FD(t)≥T_D&FD(t+1)≥T_D，则t+1时刻有陀螺发生故障，否则，无陀螺发生故障。

而且，所述步骤3的具体方法为：基于线性预测的故障陀螺确定方案是利用t-2,t-1两个时刻陀螺输出值，估计得到t时刻陀螺输出估计值；通过计算t时刻陀螺输出值与估计值的残差，判断t时刻哪个陀螺产生故障；

其中，t时刻陀螺输出估计值为：

t时刻估计误差：

对[t-2,t+1]时间区间内陀螺输出估计误差求均值：

计算t时刻估计误差与估计误差均值的差值：

则陀螺故障判断条件为：

max{|s_i|},i＝1,2,3,4

本发明的优点和有益效果：

本发明提供了一种谐振惯导系统故障诊断隔离方法，适用于包含四个陀螺的谐振惯导系统。通过奇偶向量计算故障诊断函数数值，采用两点诊断法，即在连续两次故障诊断函数数值大于门限值时，才确定有陀螺发生故障，有效减小误诊断概率。然后基于线性预测的故障陀螺确定方案，确定具体故障陀螺，实现谐振惯导系统的陀螺故障诊断。

附图说明

图1是本发明的处理流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：

一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、设定虚警率进而确定故障诊断函数的门限值；

所述步骤1的具体方法为：

设定虚警率α＝0.01，对应的故障门限值为：

为卡方分布函数。

步骤2、计算故障诊断函数数值，将连续两次的数值与门限值比较，确定是否有陀螺发生故障；

所述步骤2的具体方法为：

已知奇偶方程：

p(t)＝VM(t)

式中，

是奇偶向量；

定义谐振惯导系统t(t＞0)时刻陀螺输出值为：

M(t)＝[m₁(t) m₂(t) m₃(t) m₄(t)]^T。

则故障诊断函数为

其中，σ²为陀螺输出噪声标准差，可以事先通过陀螺测试得到。

若FD(t)≥T_D&FD(t+1)≥T_D，则t+1时刻有陀螺发生故障，否则，无陀螺发生故障。

步骤3、利用载体运动连续性的特点，采用线性预测法确定具体故障陀螺。

在本实施例中，载体的运动是连续的，因此陀螺输出也是一个连续过程。在足够短的时间内，可以认为陀螺仪输出线性变化。当陀螺发生故障时，陀螺输出将不连续，呈现非线性变化。

所述步骤3的具体方法为：基于线性预测的故障陀螺确定方案是利用t-2,t-1两个时刻陀螺输出值，估计得到t时刻陀螺输出估计值；通过计算t时刻陀螺输出值与估计值的残差，判断t时刻哪个陀螺产生故障。

t时刻陀螺输出估计值为：

t时刻估计误差：

对[t-2,t+1]时间区间内陀螺输出估计误差求均值：

计算t时刻估计误差与估计误差均值的差值：

则陀螺故障判断条件为：

max{|s_i|},i＝1,2,3,4

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (4)

1.一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、设定虚警率进而确定故障诊断函数的门限值；

步骤2、计算故障诊断函数数值，将连续两次的数值与门限值比较，确定是否有陀螺发生故障；

步骤3、利用载体运动连续性的特点，采用线性预测法确定具体故障陀螺。

2.根据权利要求1所述的一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：

设定虚警率α＝0.01，对应的故障门限值为：

为卡方分布函数。

3.根据权利要求1所述的一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：

已知奇偶方程：

p(t)＝VM(t)

式中，

是奇偶向量；

定义谐振惯导系统t(t＞0)时刻陀螺输出值为：

M(t)＝[m₁(t) m₂(t) m₃(t) m₄(t)]^T；

则故障诊断函数为

其中，σ²为陀螺输出噪声标准差，可以事先通过陀螺测试得到；

若FD(t)≥T_D&FD(t+1)≥T_D，则t+1时刻有陀螺发生故障，否则，无陀螺发生故障。

4.根据权利要求1所述的一种四陀螺谐振惯导系统故障诊断隔离方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：基于线性预测的故障陀螺确定方案是利用t-2,t-1两个时刻陀螺输出值，估计得到t时刻陀螺输出估计值；通过计算t时刻陀螺输出值与估计值的残差，判断t时刻哪个陀螺产生故障；

其中，t时刻陀螺输出估计值为：

t时刻估计误差：

对[t-2,t+1]时间区间内陀螺输出估计误差求均值：

计算t时刻估计误差与估计误差均值的差值：

则陀螺故障判断条件为：

max{|s_i|},i＝1,2,3,4。

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