JPS58114196A - センサ群の異常診断方法 - Google Patents
センサ群の異常診断方法Info
- Publication number
- JPS58114196A JPS58114196A JP20966481A JP20966481A JPS58114196A JP S58114196 A JPS58114196 A JP S58114196A JP 20966481 A JP20966481 A JP 20966481A JP 20966481 A JP20966481 A JP 20966481A JP S58114196 A JPS58114196 A JP S58114196A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- senna
- abnormal
- sensors
- vector
- Prior art date
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- Pending
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明はプラントシステムにおけるセンサ群の異常診断
方法に関するものである。
方法に関するものである。
発明の技術的背景とその問題点
近時プラントシステムの大規模化、高性能化に伴って各
種の自動制御装置が導入され、このため(=多数のセン
サが用いられるようC=なった。
種の自動制御装置が導入され、このため(=多数のセン
サが用いられるようC=なった。
これらのセンナは単なる表示用ではなく、閉ループ自動
制御系のフィードバック(=も使用され、その特性の変
化は直ちにプラントの特性(=影響を及ばずので、高信
頼性が要求され、万一不具合が生じたときは直ち(二こ
れを発見する異常診断が不“回内となって来た。
制御系のフィードバック(=も使用され、その特性の変
化は直ちにプラントの特性(=影響を及ばずので、高信
頼性が要求され、万一不具合が生じたときは直ち(二こ
れを発見する異常診断が不“回内となって来た。
センナの異常は、それが完全に故障して出力が零ζ二な
るか、或いは過大C二なる場合はその発見が比較的容易
である。しかしながら特性の劣化、例えばドリフトの増
加、検出ゲインの変化、直線性の変化など緩慢な或いは
微少な変化をプラントの稼動中1:センナの使用状態で
発見することは極めて困難である。
るか、或いは過大C二なる場合はその発見が比較的容易
である。しかしながら特性の劣化、例えばドリフトの増
加、検出ゲインの変化、直線性の変化など緩慢な或いは
微少な変化をプラントの稼動中1:センナの使用状態で
発見することは極めて困難である。
これC二対して従来用いられている方法とその問題点を
あげると下記の通りである。
あげると下記の通りである。
(a) センサの動作範囲を規定し、これを超過した
とき異常と判定する方法〇 この方法は広く利用されているが、センナの動作範囲が
限られていてその上限値、下限値が設定できる場合にシ
か適用できない。またこの動作範囲C二ある限り、特性
が多少変化しても異常の検出はできないら (b) 複数のセンナを並列に設け、その出力を常時
比較し、出力差が生ずれば異常と判定する方法。
とき異常と判定する方法〇 この方法は広く利用されているが、センナの動作範囲が
限られていてその上限値、下限値が設定できる場合にシ
か適用できない。またこの動作範囲C二ある限り、特性
が多少変化しても異常の検出はできないら (b) 複数のセンナを並列に設け、その出力を常時
比較し、出力差が生ずれば異常と判定する方法。
これはセンサ系G二冗長性を取)入れたものであるが、
共通要因に基ずく特性の変化、例えば電源電圧の低下(
=よる検出感度の低下などは全センサ1;共通に表われ
るの検出できない。
共通要因に基ずく特性の変化、例えば電源電圧の低下(
=よる検出感度の低下などは全センサ1;共通に表われ
るの検出できない。
この対策としては異なる検出原理(二基ずくセンサを冗
長センサとして設けることC二よって成る程度防止でき
るが、何れC二しても複数のセンサを設けることC二よ
るコストの上昇、設置場所の増加、保守の複雑化などの
問題がある。
長センサとして設けることC二よって成る程度防止でき
るが、何れC二しても複数のセンサを設けることC二よ
るコストの上昇、設置場所の増加、保守の複雑化などの
問題がある。
発明の目的
本発明はこれらの問題を考慮してなされたもので、別シ
ニ診断用のセンナを設ける必要がなく、且つセンナの動
作値に関係なく、センサの使用状態C二おいてセンナ群
における異常発生の検出、異常センサの同定−−よび異
常程度の判別を行なえるセンナ群の異常診断方法を提供
することを目的としている。
ニ診断用のセンナを設ける必要がなく、且つセンナの動
作値に関係なく、センサの使用状態C二おいてセンナ群
における異常発生の検出、異常センサの同定−−よび異
常程度の判別を行なえるセンナ群の異常診断方法を提供
することを目的としている。
発明の概要
すなわち本発明(:よるセンナ群の異常診断方法は、プ
ラント内に設置された複数のセンサの異常を診断すると
き、先ずプラントモデルがらセンサ正常時のセンサ出力
間の関係式を定めておき、実際のセンナ出力を上記関係
式(二相いたときの偏差から異常センサの有無の判定お
よび異常センサの同定を行なうものである。
ラント内に設置された複数のセンサの異常を診断すると
き、先ずプラントモデルがらセンサ正常時のセンサ出力
間の関係式を定めておき、実際のセンナ出力を上記関係
式(二相いたときの偏差から異常センサの有無の判定お
よび異常センサの同定を行なうものである。
発明の実施例
以下先ず本発明の基本的な考え方(二ついて説明する。
一般にプラントシステム(=おいては、各種の状態量(
例えば温度、圧力、流量等)の間にはプラントの特性(
プラントモデル)によって決まる関係式が成立する。
例えば温度、圧力、流量等)の間にはプラントの特性(
プラントモデル)によって決まる関係式が成立する。
今プラント(=n個のセンサが設置され、正常時:ニセ
\ンサ出力81〜&間にプラントモデルで決まる下記の
線形方程式、I?s成立するものとする。
\ンサ出力81〜&間にプラントモデルで決まる下記の
線形方程式、I?s成立するものとする。
なお非線形の場合でも、動作範囲が比較的狭い場合はテ
ーラ展開(二よって線形近似すれば線形として扱かうこ
とができる。
ーラ展開(二よって線形近似すれば線形として扱かうこ
とができる。
8*= a鳩8*+a*a8m+=−=+aH8
m+C。
m+C。
’%=a**Ss + mu 8s + H+++
++++++Jis sm + C。
++++++Jis sm + C。
8m=am@ 8@ + aHS鵞+ aml g、+
−−+as+y18a−s + C+1上記の式
は下記のマトリックス形式で示すことができる。
−−+as+y18a−s + C+1上記の式
は下記のマトリックス形式で示すことができる。
S = AS + C・・・・・・・・・・・・(1)
ここで 5=csts雪・・・・・・&)’C= [
CI C鵞 ・・・・・・CI&]?である。
ここで 5=csts雪・・・・・・&)’C= [
CI C鵞 ・・・・・・CI&]?である。
Sはセンナ出力ベクトル、Cは定数ベクトルであり、T
は転置ベクトルであることを示す。
は転置ベクトルであることを示す。
またAは対角要素がゼロのマトリックスでセンサ出力相
互間の関係を与えるものであ)、プラントモデルよプ求
まる。
互間の関係を与えるものであ)、プラントモデルよプ求
まる。
今センナ群の中(=異常が発生し、そ、の出力が変化し
て下記(2)式のようにSからSy+二変比変化とする
O 8−>Sν=S+ΔS ・曲回(2)このときは(1
)式の関係は成立しなくなるのでその誤差をΔ9(セン
サ誤差ベクトル)とするとΔ5i=Sy (ASy+
C) =(I−A)・5y−C曲・聞(3) となる0ここ(二■は単位マトリックスである。
て下記(2)式のようにSからSy+二変比変化とする
O 8−>Sν=S+ΔS ・曲回(2)このときは(1
)式の関係は成立しなくなるのでその誤差をΔ9(セン
サ誤差ベクトル)とするとΔ5i=Sy (ASy+
C) =(I−A)・5y−C曲・聞(3) となる0ここ(二■は単位マトリックスである。
(3)式に(1)式、(2)式を代入するとgm=(I
−A)・%=M・ΔS・・・・・・(4)ここにaml
−Aであり、センサマトリックスと呼ぶ。センサの異常
診断はセンサより′の出力値Syを基に(3) 、 (
4)式よシΔSすなわち各センサの変動値を求めること
である口 センサマトリックスMが正則マトリックスの場合は(3
) 、 (4)式よシ 4= M−’ *ΔSl=SF−M−”−C・・・・−
・(5)4=[ΔS、ΔS、・・・−n) 9 従ってn個のセンナにそれぞれしきい値マド・・り鳳を
設定しておくと、下記(6)式を満足したセンナを異常
と判定し、その変動値は−jとして求めることができる
。′ 1Δ8jl>りj ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(6)(J=it 2t・・・・・−n) iiI1図(二本発明(=よるセンサ群の異常診断方法
の一実施例をフロー誉ヤードで示す。
−A)・%=M・ΔS・・・・・・(4)ここにaml
−Aであり、センサマトリックスと呼ぶ。センサの異常
診断はセンサより′の出力値Syを基に(3) 、 (
4)式よシΔSすなわち各センサの変動値を求めること
である口 センサマトリックスMが正則マトリックスの場合は(3
) 、 (4)式よシ 4= M−’ *ΔSl=SF−M−”−C・・・・−
・(5)4=[ΔS、ΔS、・・・−n) 9 従ってn個のセンナにそれぞれしきい値マド・・り鳳を
設定しておくと、下記(6)式を満足したセンナを異常
と判定し、その変動値は−jとして求めることができる
。′ 1Δ8jl>りj ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(6)(J=it 2t・・・・・−n) iiI1図(二本発明(=よるセンサ群の異常診断方法
の一実施例をフロー誉ヤードで示す。
診断を開始する前に先ずステップ(1)でプラントモデ
ルを読込み、ステップ(2)でセンサマトリラス証を算
出し、さらIニステップ(3)でしきい値η1〜η1を
設定しておく0診断を開始すると先ずステップ(4)で
一定時間ごとに全センナの出力を読込み、ステップ(5
)で(3)式を用いてセン+誤差ベクトルΔS■を計算
し、次にステップ−で優)式を用いて各センナの変動量
を示すベクトル4を計算する。
ルを読込み、ステップ(2)でセンサマトリラス証を算
出し、さらIニステップ(3)でしきい値η1〜η1を
設定しておく0診断を開始すると先ずステップ(4)で
一定時間ごとに全センナの出力を読込み、ステップ(5
)で(3)式を用いてセン+誤差ベクトルΔS■を計算
し、次にステップ−で優)式を用いて各センナの変動量
を示すベクトル4を計算する。
次にステップ(7)でベクトルΔSとステップ(3)で
設定され、たしきい値マ1t・・・*qmとを順次比較
し、もし1Δ8jt>vjとなるセンサがあればそのセ
ンナ番号jをステップ(8)で出力し、ステップ(9)
でそのセンナ番号、変動量、変動−などを表示して修復
を行なう。
設定され、たしきい値マ1t・・・*qmとを順次比較
し、もし1Δ8jt>vjとなるセンサがあればそのセ
ンナ番号jをステップ(8)で出力し、ステップ(9)
でそのセンナ番号、変動量、変動−などを表示して修復
を行なう。
すべてのセンサ(二ついてチェックが完了すると、一定
時間の間隔をおいて再度全センナの出力を読込み上記の
診断を繰返す。
時間の間隔をおいて再度全センナの出力を読込み上記の
診断を繰返す。
この場合は、複数センサC二同時−二異常が発生した場
合でも診断が可能である。
合でも診断が可能である。
さて上記第1図鑑二示す診断方法においては、センナマ
トリックスMを正則マトリックスと仮定している。しか
しながらセンサの設置条件やプラントモデル(=よって
はMが正則でない場合すなわち行列式がIMI=Oとな
る場合がある◇この場合は第1図の方法は採用できない
ので、以下(=述べる近似方法を用いる。
トリックスMを正則マトリックスと仮定している。しか
しながらセンサの設置条件やプラントモデル(=よって
はMが正則でない場合すなわち行列式がIMI=Oとな
る場合がある◇この場合は第1図の方法は採用できない
ので、以下(=述べる近似方法を用いる。
この1場合はセンサ誤差ベクトルgm+=ウェイトマト
リックスWをかけたウェイト付センナ誤差ベクトルΔS
にを用いる。
リックスWをかけたウェイト付センナ誤差ベクトルΔS
にを用いる。
べi=W・ΔSs ・・・・・・・・・・・・(7
)Δ5s=(Δ8NΔSN・・・・・・Δ5N)(4)
式を用いると(7)式は下記(8)式に変換される〇べ
5N=W・M・ΔS :=V、 eΔ8.+V、 a Δ8鵞+=・+Vt5
−Δ8. H曲・(8)ここに VJ = [”l’唱鳥eMIJ s ・” −@ W
la m、J )’(J = 112t・−、n ) ここでΔSN〜ΔS:を座標軸とするn次元クサンサ誤
差ベクトル空間を考えると、ΔsNはこの空間内のベク
トルで表われ、各座標軸の成分値は(8)式で求まるΔ
8IFベクトルの各成分値で決められる。
)Δ5s=(Δ8NΔSN・・・・・・Δ5N)(4)
式を用いると(7)式は下記(8)式に変換される〇べ
5N=W・M・ΔS :=V、 eΔ8.+V、 a Δ8鵞+=・+Vt5
−Δ8. H曲・(8)ここに VJ = [”l’唱鳥eMIJ s ・” −@ W
la m、J )’(J = 112t・−、n ) ここでΔSN〜ΔS:を座標軸とするn次元クサンサ誤
差ベクトル空間を考えると、ΔsNはこの空間内のベク
トルで表われ、各座標軸の成分値は(8)式で求まるΔ
8IFベクトルの各成分値で決められる。
なお第2図はn = 3とした3次元の場合を示してい
る。
る。
また(8)式で定義したベクトルVtt、、・、vIも
上記ベクトル空間内で第2図C二示すようC比表わされ
、−N、はVl、・・・、vl(二それぞれΔ81.・
・・、Δ8勤を乗じてベクトル和を取ったものとなる◎ (8)式から分るよ5(二センナ正常時はΔs11・・
・pΔS鳳=0 となるので、ど\乏iNベクトルは零
ベクトルすなわち原点となる・ 従ってべiベクトルの大きさ、即ちそのノルム1Δ5.
1を しきい値をηとすると、 lΔSol>η ・・・・・・・・・・・・顛で1セ
ンサ異常”と判定する・ 次ζ;どのセンサが異常かは(8)式と第2図とよりベ
クトルAS、とVl r・・・e vaとの間のベクト
ル角度θ、。
上記ベクトル空間内で第2図C二示すようC比表わされ
、−N、はVl、・・・、vl(二それぞれΔ81.・
・・、Δ8勤を乗じてベクトル和を取ったものとなる◎ (8)式から分るよ5(二センナ正常時はΔs11・・
・pΔS鳳=0 となるので、ど\乏iNベクトルは零
ベクトルすなわち原点となる・ 従ってべiベクトルの大きさ、即ちそのノルム1Δ5.
1を しきい値をηとすると、 lΔSol>η ・・・・・・・・・・・・顛で1セ
ンサ異常”と判定する・ 次ζ;どのセンサが異常かは(8)式と第2図とよりベ
クトルAS、とVl r・・・e vaとの間のベクト
ル角度θ、。
・・・、θ必うち最小のものを見付けることによって判
定できる。ベクトル角度θjは次のαυ式によってあた
えられる。
定できる。ベクトル角度θjは次のαυ式によってあた
えられる。
ここでi=1.・・・+np J=l、・・・、nであ
シ、ΔSNはセンサの出力値Stl”l−(5)式およ
び(8)式を適用して求めたΔSsの各成分値である。
シ、ΔSNはセンサの出力値Stl”l−(5)式およ
び(8)式を適用して求めたΔSsの各成分値である。
また変動量は次のαの式であたえられる。
ΔSj=Δ8)Ij/(Wj−Mlj)・・・・・・・
・・αり上記近似方・法を用いた本発明の他の実施例の
フローチャートを第3図C:示す。
・・αり上記近似方・法を用いた本発明の他の実施例の
フローチャートを第3図C:示す。
第3図1=おいて、ステップ(1)からステップ(5)
までは第1図と同じである◎但しステップ(3)ではし
きい値ηの他にウェイドルも設定する。
までは第1図と同じである◎但しステップ(3)ではし
きい値ηの他にウェイドルも設定する。
次C=ステップ(6)で(8)式を用いてウェイト付誤
差ベクトル4を計算する。次Cニステップ(7)でΔS
NのノルムIgNlを(9)式を用いて計算する。
差ベクトル4を計算する。次Cニステップ(7)でΔS
NのノルムIgNlを(9)式を用いて計算する。
次;ニステップ(8)でノルムIΔSN1としきい値η
との比較を行ない、lAsx1>ηのときセンサ異常と
判断して表示を出す。
との比較を行ない、lAsx1>ηのときセンサ異常と
判断して表示を出す。
センサ異常の場合は、次C二どのセンナか異常かの判別
C二人る。すなわちステップ(9)で1センナ異常”が
出力されると、ステップa・でベクトル角度#J(j=
1〜n)す計算し、ステップ■でθjが最小となるjを
求め、ステップa擾でとれを異常センナとして同定し、
次Cニステップ四で異常センナのデータ(セ/す番号、
変動量、装動チなど)を表示する。
C二人る。すなわちステップ(9)で1センナ異常”が
出力されると、ステップa・でベクトル角度#J(j=
1〜n)す計算し、ステップ■でθjが最小となるjを
求め、ステップa擾でとれを異常センナとして同定し、
次Cニステップ四で異常センナのデータ(セ/す番号、
変動量、装動チなど)を表示する。
異常センナの修復后は再びステップ(4)より診断(二
はいる。異常上/すが存在−t、、を帥1と自はステッ
プIを経て一定時間後再び一ステップ(4)に戻9、上
記の診断動作を繰返す。
はいる。異常上/すが存在−t、、を帥1と自はステッ
プIを経て一定時間後再び一ステップ(4)に戻9、上
記の診断動作を繰返す。
これによって異常センナの有無の判別、異常センナの同
定、および異常値の判定を行なうことができる。
定、および異常値の判定を行なうことができる。
発明の詳細
な説明したように、本発明(二よれば、(a)−センサ
診断のための別の冗長センサを設ける必要がない、 φ)センサの動作範囲のどの点でも診断ができる、 (C) 異常センサの同定のみでなく、変動量も検知
できる、 (d) 従ってコスト、設置スペース、保守の面で有
利である、 などの**をもった合理的なセンナ群の異常診断方法が
得られる・
診断のための別の冗長センサを設ける必要がない、 φ)センサの動作範囲のどの点でも診断ができる、 (C) 異常センサの同定のみでなく、変動量も検知
できる、 (d) 従ってコスト、設置スペース、保守の面で有
利である、 などの**をもった合理的なセンナ群の異常診断方法が
得られる・
第1図は本発明C二よるセンナ群の異常診断方法の一実
施例を示すフローチャート、第2図はウェイト付センナ
誤差ベクトルを示す図、第3図は第2図のウェイト付セ
ンナ誤差ベクトルを用いた本発明の他の実施例を示すフ
ローチャートである。 (8733) 代理人弁理士 霧膜 拝見 (ほか1
名)第1図
施例を示すフローチャート、第2図はウェイト付センナ
誤差ベクトルを示す図、第3図は第2図のウェイト付セ
ンナ誤差ベクトルを用いた本発明の他の実施例を示すフ
ローチャートである。 (8733) 代理人弁理士 霧膜 拝見 (ほか1
名)第1図
Claims (1)
- プラント内に設置された複数のセンナの異常を診断する
センサ群の異常診断方法C二おいて、プラントモデルか
らセンナ正常時の竜ンサ出力間の関係式を定めておき、
実際のセンナ出方を上記関係式(;用いたときの偏差S
;よって異常センナの有無の判定および異常センナの同
定を行なうことを特徴とするセンサ群の異常診断方法◎
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20966481A JPS58114196A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | センサ群の異常診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20966481A JPS58114196A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | センサ群の異常診断方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58114196A true JPS58114196A (ja) | 1983-07-07 |
Family
ID=16576554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20966481A Pending JPS58114196A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | センサ群の異常診断方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58114196A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60104220A (ja) * | 1983-08-06 | 1985-06-08 | ダイムラ−−ベンツ アクチエンゲゼルシヤフト | センサの性能の検査方法 |
JPS6176910A (ja) * | 1984-09-22 | 1986-04-19 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 角度センサの故障検出装置 |
JPS6227672A (ja) * | 1985-07-29 | 1987-02-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | センサ−の自己診断装置 |
JPH10115534A (ja) * | 1996-10-11 | 1998-05-06 | Yamatake Honeywell Co Ltd | センサ診断方法及び装置 |
JP2006504113A (ja) * | 2002-10-23 | 2006-02-02 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 内燃機関の範囲内の測定変数を検出する、少なくとも3つのセンサの検査方法 |
JP2012158700A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Ihi Corp | 温度制御装置および温度制御方法 |
-
1981
- 1981-12-28 JP JP20966481A patent/JPS58114196A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60104220A (ja) * | 1983-08-06 | 1985-06-08 | ダイムラ−−ベンツ アクチエンゲゼルシヤフト | センサの性能の検査方法 |
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JPH0571886B2 (ja) * | 1984-09-22 | 1993-10-08 | Hitachi Construction Machinery | |
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JP2012158700A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Ihi Corp | 温度制御装置および温度制御方法 |
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