طراحی الگوریتم تشخیص، جداسازی و جبران‌سازی عیب حسگرها در زیرسیستم تعیین وضعیت یک ماهوارة سه محوره

نصرالهی, سیدسعید; بلندی, حسین; عابدی, مصطفی

طراحی الگوریتم تشخیص، جداسازی و جبران‌سازی عیب حسگرها در زیرسیستم تعیین وضعیت یک ماهوارة سه محوره

نویسندگان

سیدسعید نصرالهی

حسین بلندی ¹

مصطفی عابدی ²

¹ دانشگاه علم و صنعت ایران

² دانشگاه شهید بخشتی - برق و کامپیوتر

چکیده

هدف از این مقاله، طراحی زیرسیستم تعیین وضعیت تحمل‌پذیر عیب بوده که قابلیت‌های تشخیص، جداسازی و اصلاح عیب در این زیرسیستم را ایجاد می‌کند. راهکار پیشنهاد شده بر مبنای استخراج کلیه دوران‌های ممکن بین دستگاه‌های مختصات مداری و بدنة ماهواره و مقایسة زوایای اویلر حاصل از هر یک از این دوران‌هاست. بر این اساس، تغییرات زیادی در پراکندگی مجموعة زوایای اویلر به‌دست آمده که به‌عنوان معیاری برای آشکارسازی عیب استفاده شده است. مکانیزم جداسازی و اصلاح عیب نیز بر مبنای دسته‌بندی ماتریس‌های دورانی است که زوایای اویلر حاصل از آنها تحت تأثیر مؤلفة معیوب حسگر قرار نمی‌گیرند. قابلیت‌های فوق، راهکاری کاملاً تحلیلی و محاسباتی محسوب می‌شود که بدون نیاز به حسگرهای افزونه و تحمیل هرگونه جرم، توان مصرفی و هزینة مضاعف، دست‌یابی به یک زیرسیستم تعیین وضعیت تحمل‌پذیر عیب را مقدور می‌سازد. شبیه‌سازی‌های صورت گرفته عملکرد الگوریتم‌های طراحی شده را تأیید می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

زیرسیستم تعیین وضعیت ماهواره

تشخیص عیب

جداسازی عیب

اصلاح عیب

ماتریس دوران

زوایای اویلر

Venkateswaran, , Siva M. S. and Goel, P. S., “Analytical Redundancy Based Fault Detection of Gyroscopes in Spacecraft Applications”, Acta Astronautica, Vol. 50, No 9, 2002, pp. 535-545.
Castet, J. F. and Saleh, J. H., “Satellite and Satellite Subsystems Reliability: Statistical Data Analysis and Modeling”, Reliability Engineering and System Safety, Vol. 94, Issue 11, 2009, pp. 1718-1728.
Tehrani, E. S. and Khorasani, K., Fault Diagnosis of Nonlinear Systems Using a Hybrid Approach, Springer, New York, 2009.
Hwang, I. and Kim, S., “A Survey of Fault Detection, Isolation and Reconfiguration Method”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 18, No 3, 2010, pp. 636-653.
Frank, P. M., “Fault Diagnosis in Dynamic Systems Using Analytical and Knowledge-Based Redundancy-A Survey and Some New Results”, Journal of Automatica, Vol. 26, No. 3, 1990, pp. 459-474.
Patton, R. J., “Fault Detection and Diagnosis in Aerospace Systems Using Analytical Redundancy”, Computing and Control Engineering Journal, Vol. 2, No.3, 1991, pp. 127-136.
Venkatasubramanian, V., Rengaswamy, R. and Kavuri, S. N., “A Review of Process Fault Detection and Diagnosis Part I: Quantitative Model-Based Methods”, Journal of Computers & Chemical Engineering, Vol. 27, N0. 3, 2003, pp. 293-311.
Venkatasubramanian, V., Rengaswamy, R. and Kavuri, S. N., “A Review of Process Fault Detection and Diagnosis Part II: Qualitative Models and Search Strategies”, Journal of Computers & Chemical Engineering, Vol. 27, 2003, pp. 313-326.
Venkatasubramanian, V., Rengaswamy, R. and Kavuri, S. N., “A Review of Process Fault Detection and Diagnosis Part III: Process History Based Methods”, Journal of Computers & Chemical Engineering, Vol. 27, 327-346.
Iserman, R., Fault Diagnosis Systems: An Introduction from Fault Detection to Fault Tolerance, Springer, Germany, 2006.
Zhang, Y. and Jiang, J., “Bibliographical Review on Reconfigurable Fault Tolerant Control Systems”, Annual Reviews in Control, Vol. 32, 2008, pp. 229-252.
Pirmoradi, F. N., Sassani, F. and Silva C. W. D., “Fault Detection and Diagnosis in a Spacecraft Attitude Determination System”, Journal of Acta Astronautica, Vol. 65, No. 5-6, 2009, pp. 710–72.
Okatan, A., Hajyev C. and Hajiyeva, U., “Kalman Filter Innovation Sequence Based Fault Detection in Leo Satellite Attitude Determination and Control System”, 3^rd International Conference on Recent Advances in Space Technologies RAST '07, Istanbul, 2007, pp. 411–416.
Xiong, K., Chan, C. W. and Zhang, H. Y., “Detection of Satellites Attitude Sensor Faults Using the UKF”, IEEE Transactions on Aerospace and Electronics Systems, Vol. 43, No. 2, 2007, pp. 480–491.
Soken, H. E., Hajiyev, C., “Pico Satellite Attitude Estimation Via Robust Unscented Kalman Filter in the Presence of Measurement Faults”, ISA Transactions, Vol. 49, No. 3, 2010, pp. 249-256.
Bae, J. and Kim, Y., “Attitude Estimation for Satellite Fault Tolerant System Using Federated Unscented Kalman Filter”, International Journal of Aeronautical & Space Sciences, Vol. 11, No. 2, 2010, 80-86.
Li, J., Chan, C. W. and Zhang, H. Y., “Asymptotic Local Approach in Fault Detection Based on Predictive Filters,” Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 28, No. 6, 2005, pp. 1112-1122.
Talebi, H. A. and Khorasani, K., “An Intelligent Sensor and Actuator Fault Detection and Isolation Scheme for Nonlinear Systems”, Proceedings of the 46^th IEEE Conference on Decision and Control, New Orleans, LA, USA, 2007, pp. 2620-2625.
Wu, Q. and Saif, M., “Robust Fault Diagnosis for Satellite Attitude Systems Using Neural State Space Models”, IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, Vancouver, BC, Canada, V 2, 2005, pp. 1955 – 1960.
He, R., Chen, X., Geng, Y. and Zhang, Y., “Integrated Fault Detection and Fault-Tolerant Based on Sliding Mode Observer”, 4^th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, Harbin, China, 2009, pp. 3454 - 3457 .