专利名称：一种在五个陀螺仪配置下的一致性故障诊断方法
技术领域：
本发明属于惯性导航领域，涉及一种故障诊断方法。
背景技术：
为了提高捷联惯组的可靠性，目前有效的办法是采用冗余技术，其中需要对冗余结构中的同一信息测量进行故障诊断。第二炮兵工程学院的单斌和缪栋2004年第三期的《导弹与航天运载技术》杂志上，发表文献《捷联惯性测量组合的冗余设计和优化》，该文实现5个单自由度陀螺配置下的冗余优化设计，该配置采用的是圆锥体方式，即各表均匀放置在一倒圆锥体的圆周壁上，其平面夹角α =72°，半锥顶角Θ = 54.75°。虽然可以容忍二度故障(即允许两个表损坏)，但由于不存在着两两垂直的正交表，在无故障的情况下，由于斜置表要参与导航运算，必须先投影到正交轴上，这样也增加了算法的复杂度。同时受到斜置表安装工艺的限制，投影系数的精度会受影响，从而使得导航精度也受影响。·
北京航天自动控制研究所的巩庆海、吕新广等人提出了《一种在加速度表八表配置下的故障诊断方法》(专利号ZL200910243093. x)，该专利采用的冗余结构为两套惯组配置相同，分别各有四只加速度表，其中三只正交安装0^1、71、21表)，一只斜置安装(Si表)，斜置加速度表可以通过投影到正交轴的方式对正交加速度表输出的一致性进行检验。该方法虽然在无故障的情况下，无需投影轴加表参与导航计算，导航精度也不受影响。但是由于采用了两套惯组进行故障诊断，不但对惯组的整体安装精度要求提高，而且也增加成本。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种既能够降低成本，又不损失导航精度和可靠性的一致性故障诊断方法，本发明进一步所要解决的技术问题是提供一种既能够降低成本，又不损失导航精度和可靠性的一致性故障诊断方法，该故障诊断方法能够提供无故障的角速度增量，用于导航计算。本发明包括如下技术方案一种在五个陀螺仪配置下的一致性故障诊断方法，所述五个陀螺仪包括三个正交安装的陀螺仪WX、Wy、Wz，和两个斜置的陀螺仪Ws、Wt ;五个陀螺仪安装在一个本体结构内；所述一致性故障诊断方法包括如下步骤(I)构建角速度一致性故障判别公式，角速度一致性故障判别公式包括如下五个公式
Δ 3Δ 3Δ/3Δ 3公式I :Σ硪。-(\Χ.Σ硪。+ α_,Σ碑。+ &Ζ’Σ硪。)^
Δ 3Δ 3Α 3Δ/3公式2 : Σ δθι0 - (Εχ_χ · ￡ δθχ + 尽」· ￡δθ , + · Σδθζ ) < eGt
权利要求
1.一种在五个陀螺仪配置下的一致性故障诊断方法，所述五个陀螺仪包括三个正交安装的陀螺仪Wx、Wy、Wz，和两个斜置的陀螺仪Ws、Wt ;五个陀螺仪安装在一个本体结构内；其特征在于，所述一致性故障诊断方法包括如下步骤 (1)构建角速度一致性故障判别公式， 角速度一致性故障判别公式包括如下五个公式Δ/3Δ/3Δ 3Δ 3 公式 I Σ^ο ·Σ^ο·Σ4ο·Σ^ο) %At3At3Δ/3At 3 公式 2 Σ^ο-(^·Σ^ο+^_, · Αο + Ε。·γδθ20) < Sat 公式3 Δ/3Δ/3Δ/3Δ/3 EtK -民—K +(Uy-Kx)Z磽。+((人r碑。^ 公式4 Δ/3Δ/3Δ/3Δ/3 eHeK +(m民K + (H-El yEs J·γδθζ < ε如 公式5 Δ/3Δ/3Δ/3Δ 3 民 _ΧΣ 硪。硪。+(UtjUu)Z 碑。+(υ._ζ - Α_Α—>Σ 碱。^ 其中-·δ0α0，(α = x、y、z、s、t)为陀螺仪输出的角速度增量； Es x> Es y、Es z为陀螺仪Ws在正交轴的投影系数； Et x> Et y、Et z为陀螺仪Wt在正交轴的投影系数；￡ Gxy > ￡ Gyz > ￡ Gxz > ￡ Cs, ￡ Gt为一致性故障门限值； At3为滚动累加周期； (2)获得五个陀螺仪输出的角速度增量5之。，(a=x、y、z、s、t)，在滚动累加周期Λ t3内进行滚动累加，得到角速度增量累加值； (3)将第(2)步的结果代入公式I 5，判断公式I 5是否成立；并通过如下方法获得故障诊断结果； 当5个公式都成立时，则诊断为无故障；当5个公式都不成立时，则诊断为2个陀螺仪及以上故障；当公式I成立，其它公式不成立时，则诊断为陀螺仪Wt故障；当公式2成立，其它公式不成立时，则诊断为陀螺仪Ws故障；当公式3成立，其它公式不成立时，则诊断为陀螺仪Wz故障；当公式4成立，其它公式不成立时，则诊断为陀螺仪Wy故障；当公式5成立，其它公式不成立时，则诊断为陀螺仪Wx故障。
2.如权利要求I所述的一种在五个陀螺仪配置下的一致性故障诊断方法，其特征在于上述故障门限值根据陀螺仪的测量误差σ来确定，例如取6σ 90。
3.如权利要求I所述的一种在五个陀螺仪配置下的一致性故障诊断方法，其特征在于Δ t3 = 25 · τ，τ为控制周期。
4.如权利要求I所述的一种在五个陀螺仪配置下的一致性故障诊断方法，其特征在于，在第(3)步后还包括如下步骤根据故障诊断结果选择陀螺仪进行导航计算； 当无故障、或者陀螺仪Ws故障、或者陀螺仪Wt故障时，采用三个正交安装的陀螺仪Wx、Wy、Wz输出的角速度增量进行导航计算； 当三个正交安装的陀螺仪Wx、Wy、Wz中的任一个故障时，用剩余两个无故障的正交安装的陀螺仪输出其所在坐标轴的角速度增量，然后利用四个无故障的陀螺仪输出的角速度增量获得故障陀螺仪所在坐标轴的角速度增量。
5.如权利要求4所述的一种在五个陀螺仪配置下的一致性故障诊断方法，其特征在于， 当陀螺仪Wx故障时，根据陀螺仪Ws、Wt、Wy、Wz输出的角速度增量获得陀螺仪Wx所在坐标轴的角速度增量3么1()，
全文摘要
本发明公开了一种在五个陀螺仪配置下的一致性故障诊断方法，所述五个陀螺仪包括三个正交安装的陀螺仪Wx、Wy、Wz，和两个斜置的陀螺仪Ws、Wt；五个陀螺仪安装在一个本体结构内；所述一致性故障诊断方法步骤如下构建五个角速度一致性故障判别公式；获得五个陀螺仪输出的角速度增量(α=x、y、z、s、t),在滚动累加周期Δt3内进行滚动累加，得到角速度增量累加值；将角速度增量累加值代入上述五个公式，判断五个公式是否成立；并根据判断结果获得故障诊断结果。本发明的故障诊断方法既能够降低成本，又不损失导航精度和可靠性，并且能够提供无故障的角速度增量，用于导航计算。
文档编号G01C25/00GK102927995SQ20121040920
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者施国兴, 吕新广, 巩庆海, 李超兵 申请人:北京航天自动控制研究所, 中国运载火箭技术研究院