一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法与流程

1.本发明属于航天器姿态控制领域，涉及一种主动指向超静平台位移敏感器的配置及其故障诊断方法。


背景技术：

2.随着高分辨率遥感、在轨服务需求不断提升，当代大型卫星平台的敏捷机动需求不断提升。
3.对于一类装有主动指向超静平台的卫星，其主动指向超静平台的工作寿命是决定卫星高性能工作的重要因素。在单个部件可靠性不变的前提下，如何提高整个系统的可靠性成为延长卫星高性能工作寿命的重要技术。
4.传统的单个作动器三取二诊断方法只能在所有敏感器均完好的情况下发挥作用，当一个敏感器故障后，就无法对剩余部件进行故障诊断，从而导致系统因无法定位故障而提前退出工作模式。
5.因此有必要提出一种高可靠性敏感器配置和诊断方法，实现最小成本地大幅提升整个系统的可靠性，延长卫星高性能工作的寿命。


技术实现要素：

6.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法，可针对任意作动器个数的主动指向超静平台，通过在上、下平台间配置位移敏感器，实现异构敏感器的相互诊断，在原有12个或16个位移敏感器的基础上最少仅增加配置3个，实现系统故障发生概率降低至少2～5个数量级，从而实现低成本高可靠性的方案设计。
7.本发明的技术解决方案是：一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法，在主动指向超静平台的上平台和下平台之间额外再配置m个位移敏感器，用于直接测量上平台和下平台的相对位置，m≥3；对主动指向超静平台原先并联安装在上平台和下平台之间的n个作动器上的共2n个位移传感器以及新配置的m个位移传感器进行故障诊断；根据故障诊断的结果，判定主动指向超静平台无法维持正常工作或者重新分配控制力矩控制主动指向超静平台降配置工作。
8.进一步的，所述的n＝6或8。
9.进一步的，所述的n＝6时，主动指向超静平台能维持正常工作的配置组合为：1个作动器上的一个或两个位移敏感器故障，上平台、下平台间额外再配置的m个位移敏感器中有m-2个故障；所述的n＝8时，主动指向超静平台能维持正常工作的配置组合为：3个作动器上的一个或两个位移敏感器故障，上平台、下平台额外再配置的m个位移敏感器中有m-2个故障。
10.进一步的，所述的n＝6时，判定主动指向超静平台无法维持正常工作或者重新分配控制力矩控制主动指向超静平台降配置工作，具体为：当1个作动器上的位移敏感器无法
诊断时，将上平台真实空间到作动器空间的雅克比矩阵j
p
中对应行元素置为0，重新分配控制力矩；当2个作动器上的位移敏感器无法诊断时，判定主动指向超静平台无法维持正常工作；所述的n＝8时，判定主动指向超静平台无法维持正常工作或者重新分配控制力矩控制主动指向超静平台降配置工作，具体为：当3个或3个以内作动器上的位移敏感器无法诊断时，将上平台真实空间到作动器空间的雅克比矩阵j
p
中对应行元素置为0，重新分配控制力矩；当第4个作动器上的位移敏感器无法诊断时，判定主动指向超静平台无法维持正常工作。
11.进一步的，所述的n＝6时，对主动指向超静平台原先并联安装在上平台和下平台之间的n个作动器上的共2n个位移传感器以及新配置的m个位移传感器进行故障诊断，具体为：
12.(51)当所有的位移敏感器都完好时，通过每个作动器上的三个量：
[0013][0014]
进行三取二比对，若其中一个量与另外两个量差异较大，则判定该量对应的位移敏感器故障；其中，dl
ia
，dl
ib
分别为第i个作动器上的两个位移敏感器测量的作动器长度变化，ui为第i个作动器上电机的控制力，ki为第i个作动器的刚度；
[0015]
(52)当1个作动器上的1个位移敏感器故障时，通过上平台、下平台之间的位移敏感器和上平台、下平台的陀螺对另一个位移敏感器进行故障诊断，具体为：假设dl
ia
故障，当j
p
x与dl
ib
差异较大，且j
p
x与dl
ja
、dl
jb
差异较小时，则判定作动器上的另一个位移敏感器故障，其中，x为由上平台、下平台之间的位移敏感器和陀螺测量得到的上平台相对下平台的相对状态量，平动在1～3维，转动在4～6维，j为无故障的作动器编号，a和b两个角标用于区分同一作动器上的两个不同位移敏感器；
[0016]
(53)当不存在作动器上的两个位移敏感器均故障的情况时，用作动器的位移敏感器对上平台、下平台间的位移敏感器进行故障诊断，具体为：当invj
p
dl与y
pk
差异较大，且invj
p
dl与y
pl
差异较小时，则认为位移敏感器k故障，其中，dl为6个作动器的长度变化量列阵，由位移敏感器测量得到，k＝1,2,3
…
m，l＝1,2,3
…
m，l≠k，invj
p
为矩阵j
p
的伪逆，invj
p
＝(j
ptjp
)-1jpt
，y
pk
与y
pl
均满足测量模型y
p
＝a
pe
x
(1:3)
，y
p
为新配置的位移敏感器的测量值，a
pe
为新配置的位移敏感器相对下平台的安装矩阵，x
(1:3)
为x的前3维。
[0017]
进一步的，所述的n＝8时，对主动指向超静平台原先并联安装在上平台和下平台之间的n个作动器上的共2n个位移传感器以及新配置的m个位移传感器进行故障诊断，具体为：
[0018]
(61)当所有的位移敏感器都完好时，通过每个作动器上的三个量：
[0019][0020]
进行三取二比对，若其中一个量与另外两个量差异较大，则认为该量对应的位移敏感器故障；其中，dl
ia
，dl
ib
分别为第i个作动器上的两个位移敏感器测量的作动器长度变化，ui为第i个作动器上电机的控制力，ki为第i个作动器的刚度；
[0021]
(62)当1个作动器上的1个位移敏感器故障时，通过以下两种方式中的任意一种对另一个位移敏感器进行故障诊断，只要有一种方式诊断出某个位移敏感器故障，就认为是
故障：
[0022]
(621)通过上平台、下平台之间的位移敏感器和上平台、下平台的陀螺对另一个位移敏感器进行故障诊断，具体为：假设dl
ia
故障，当j
p
x与dl
ib
差异较大，且j
p
x与dl
ja
、dl
jb
差异较小时，则判定作动器上的另一个位移敏感器故障，其中，x为由上平台、下平台之间的位移敏感器和陀螺测量得到的上平台相对下平台的相对状态量，平动在1～3维，转动在4～6维，j为无故障的作动器编号，a和b两个角标用于区分同一作动器上的两个不同位移敏感器；
[0023]
(622)通过另外7个作动器对另一个位移敏感器进行故障诊断，具体为：假设dl
ia
故障，当j
p(i,:)
invj
pni
dl与dl
ib
差异较大，且j
p(j,:)
invj
pnj
dl与dl
ja
、dl
jb
差异较小时，则判定作动器i上的另一个位移敏感器故障，其中dl为8个作动器的长度变化量列阵，由位移敏感器测量得到，j为无故障的作动器编号，j
p(i,:)
为j
p
的第i行组成的行向量，invj
pni
为j
pni
的伪逆，为invj
pni
＝(j
pnitjpni
)-1jpnit
，j
pni
为j
p
第i行元素置为0后组成的矩阵；
[0024]
(63)当有2个作动器上的4个位移敏感器均故障时，利用步骤(621)的方法进行故障诊断；
[0025]
(64)当存在6个及以上作动器上的至少有一个位移敏感器完好的情况时，用作动器的位移敏感器对上平台、下平台间的位移敏感器进行故障诊断，具体为：当invj
pu
dl与y
pk
差异较大，且invj
pu
dl与y
pl
差异较小时，则认为位移敏感器k故障，其中，k＝1,2,3
…
m，l＝1,2,3
…
m，l≠k，invj
pu
为矩阵j
pu
的伪逆，invj
pu
＝(j
putjpu
)-1jput
，j
pu
为当前存在一个以上完好位移敏感器的作动器构成的雅克比矩阵，y
pk
与y
pl
均满足测量模型y
p
＝a
pe
x
(1:3)
，y
p
为新配置的位移敏感器的测量值，a
pe
为新配置的位移敏感器相对下平台的安装矩阵，x
(1:3)
为x的前3维。
[0026]
进一步的，所述的差异较大或者差异较小均通过与故障诊断阈值errmax进行比较，若大于errmax判定差异较大，若小于errmax判定差异较小，errmax根据位移敏感器硬件特性选取。
[0027]
本发明与现有技术相比的优点在于：
[0028]
(1)相比现有的单个作动器三取二诊断方法，本方法在充分利用了异构敏感器的相互诊断特性、冗余自由度敏感器的相互诊断特性，通过多重手段实现了对故障部件的准确定位，保证了系统工作能力，提高可靠性；
[0029]
(2)相比在作动器上继续增加敏感器的方案，本方法在成本上显著低于前者，在单个部件发生故障概率不变的情况下系统故障概率也显著低于前者，实现了低成本高可靠性的方案设计；
[0030]
(3)在作动器上继续增加敏感器的数量与平台间敏感器数量相同时，本发明方法系统故障概率较低；而在保证系统故障概率相同的情况下，本发明方法在平台间配置敏感器的数量少于作动器上继续增加敏感器的数量。
附图说明
[0031]
图1为本发明实施例中6个作动器的两种诊断方法的系统故障概率比较图；
[0032]
图2为本发明实施例中8个作动器涉及的几种诊断方法的系统故障概率比较图；
[0033]
图3为本发明实施例中8个作动器构型下，3个作动器上增加1个位移敏感器，与上
下平台间增加3个位移敏感器方案的系统故障概率比较图；
[0034]
图4为本发明实施例中8个作动器构型下，8个作动器上均增加1个位移敏感器，与上下平台间增加6个位移敏感器方案的系统故障概率比较图。
具体实施方式
[0035]
通常，主动指向超静平台由上平台、下平台和n个作动器组成，一般来说n＝6或8，n个作动器并联安装在上平台和下平台之间。每个作动器中配置有一个电机。为实现对每个作动器的控制和对电机的诊断，在每个作动器上配置2个位移敏感器。设作动器的编号为i，i＝1,2,3
…
6或8，各个作动器上的位移敏感器的编号为1a，1b，2a，2b，以此类推，直至na，nb，n＝6或8。
[0036]
上平台、下平台均安装有陀螺，同时，上平台、下平台有一方或两方安装有星敏感器，用于测量上平台、下平台的角速度及角度。
[0037]
一般的，主动指向超静平台的动力学模型为
[0038][0039]
其中，m为上平台的质量矩阵，c为上平台的阻尼矩阵，k为上平台的刚度矩阵，x为上平台相对下平台的相对状态量，为包含相对平动与相对转动的6维向量，其中平动在1～3维，转动在4～6维，j
p
为上平台真实空间到作动器空间的雅克比矩阵，j
pt
为矩阵j
p
的转置，u为作用在各个作动器上的控制力。
[0040]
各个作动器上的位移敏感器的测量模型为：
[0041]
yi＝j
p
x
[0042]
其中，yi为各个作动器上的位移敏感器的测量值。
[0043]
本发明中，为了测量上平台、下平台间的三轴相对位移，在上平台和下平台之间额外再配置m个位移敏感器，用于直接测量上平台和下平台的相对位置。为了测量得到三轴相对位移，需满足m≥3。
[0044]
相应的，上平台、下平台之间新配置的位移敏感器的测量模型为：
[0045]yp
＝a
pe
x
(1:3)
[0046]
其中，y
p
为上平台、下平台之间新配置的位移敏感器的测量值，a
pe
为上平台、下平台之间新配置的位移敏感器相对下平台的安装矩阵(为m*3的矩阵)，x
(1:3)
为x的前3维。
[0047]
在上述配置的基础上，本发明针对不同主动指向超静平台构型，给出维持正常工作的最小位移敏感器组合和降配置控制方法。
[0048]
本发明中主动指向超静平台能维持正常工作的定义为：存在5个或以上的作动器上的位移敏感器正常工作，且故障时能够被诊断。
[0049]
本发明中位移敏感器故障时能被诊断的定义为：当一个位移敏感器测量值与整个平台上另外2个及以上部件综合得出的信息不同时，即认为该位移敏感器故障。若无法由整个平台上另外2个及以上部件综合信息对一个位移敏感器诊断时，即认为该位移敏感器故障无法被诊断。
[0050]
对于n＝6个作动器的主动指向超静平台构型，能维持正常工作的配置组合为：1个作动器上的一个或两个位移敏感器故障，上平台、下平台间的位移敏感器有m-2个故障。
[0051]
降配置控制方法为：当1个作动器上的位移敏感器无法诊断时，将雅克比矩阵j
p
中
对应行元素置为0，重新分配控制力矩。当2个作动器上的位移敏感器无法诊断时，认为整个平台不能维持工作。
[0052]
对于n＝8个作动器的主动指向超静平台构型，能维持正常工作的配置组合为：3个作动器上的一个或两个位移敏感器故障，上平台、下平台间的位移敏感器有m-2个故障。
[0053]
降配置控制方法为：当3个或3个以内作动器上的位移敏感器无法诊断时，将雅克比矩阵j
p
中对应行元素置为0，重新分配控制力矩。当第4个作动器上的位移敏感器无法诊断时，认为整个平台不能维持工作。
[0054]
在此基础上，针对不同位移敏感器组合，设计分层次故障诊断方法。
[0055]
(3.1)对于6个和8个作动器的主动指向超静平台构型，当所有的位移敏感器都完好时，通过每个作动器上的三个量：
[0056][0057]
进行三取二比对，若其中一个量与另外两个量差异较大(差异大于errmax，其中errmax为故障诊断阈值，根据位移敏感器硬件特性选取)，则认为该量对应的部件故障。
[0058]
其中，dl
ia
，dl
ib
分别为第i个作动器上的两个位移敏感器测量的作动器长度变化，ui为第i个作动器上电机的控制力，ki为第i个作动器的刚度。
[0059]
(3.2)对于6个作动器的主动指向超静平台构型，当1个作动器上的1个位移敏感器故障时，通过上平台、下平台之间的位移敏感器和上平台、下平台的陀螺对另一个位移敏感器进行故障诊断：
[0060]
假设dl
ia
故障，当j
p
x与dl
ib
差异较大(差异大于errmax，其中errmax为故障诊断阈值，根据位移敏感器硬件特性选取)，且j
p
x与dl
ja
、dl
jb
差异较小(差异小于errmax，其中errmax为故障诊断阈值，根据位移敏感器硬件特性选取)时，则认为作动器上的另一个位移敏感器故障。其中，x由上平台、下平台之间的位移敏感器和陀螺测量得到，j为无故障的作动器编号。
[0061]
(3.3)对于8个作动器的主动指向超静平台构型，当1个作动器上的1个位移敏感器故障时，通过两种方式对另一个位移敏感器同时进行故障诊断：
[0062]
(3.3.1)与第(3.2)条类似的方法，用上平台、下平台之间的位移敏感器和上平台、下平台的陀螺的测量结果进行故障诊断；
[0063]
(3.3.2)通过另外7个作动器对另一个位移敏感器进行故障诊断：
[0064]
假设dl
ia
故障，当j
p(i,:)
invj
pni
dl与dl
ib
差异较大(差异大于errmax，其中errmax为故障诊断阈值，根据位移敏感器硬件特性选取)，且j
p(j,:)
invj
pnj
dl与dl
ja
、dl
jb
差异较小(差异小于errmax，其中errmax为故障诊断阈值，根据位移敏感器硬件特性选取)时，则认为作动器i上的另一个位移敏感器故障。其中，dl为8个作动器的长度变化量列阵，由位移敏感器测量得到，j为无故障的作动器编号，j
p(i,:)
为j
p
的第i行组成的行向量，invj
pni
为j
pni
的伪逆，其计算公式为invj
pni
＝(j
pnitjpni
)-1jpnit
，j
pni
为j
p
第i行元素置为0后组成的矩阵。
[0065]
同时指的是两种方式在每个控制周期内一先一后依次调用，两种方法只要有一种诊断出某个位移敏感器故障，就认为是故障。
[0066]
(3.4)对于8个作动器的主动指向超静平台构型，当有2个作动器上的4个位移敏感器均故障时，通过第(3.2)条类似的方法，用上平台、下平台之间的位移敏感器和上平台、下
平台的陀螺的测量结果进行故障诊断。
[0067]
此时剩下6个作动器，情况和6个作动器的主动指向超静平台一样，只能用平台间的位移敏感器诊断6个作动器的位移敏感器。
[0068]
(3.5)对于6个作动器的主动指向超静平台构型，当不存在作动器上的两个位移敏感器均故障的情况时，用作动器的位移敏感器对上平台、下平台间的位移敏感器进行故障诊断：
[0069]
当invj
p
dl与y
pk
差异较大，且invj
p
dl与y
pl
差异较小时，则认为位移敏感器k故障。其中，k＝1,2,3
…
m，l＝1,2,3
…
m，l≠k，invj
p
为矩阵j
p
的伪逆，其计算公式为invj
p
＝(j
ptjp
)-1jpt
。
[0070]
(3.6)对于8个作动器的主动指向超静平台构型，当存在6个及以上作动器上的至少有一个位移敏感器完好的情况时，用作动器的位移敏感器对上平台、下平台间的位移敏感器进行故障诊断：
[0071]
当invj
pu
dl与y
pk
差异较大，且invj
pu
dl与y
pl
差异较小时，则认为位移敏感器k故障。其中，k＝1,2,3
…
m，l＝1,2,3
…
m，l≠k，invj
pu
为矩阵j
pu
的伪逆，其计算公式为invj
pu
＝(j
putjpu
)-1jput
，j
pu
为当前存在一个以上完好位移敏感器的作动器构成的雅克比矩阵。
[0072]
由此完成低成本高可靠性的方案设计。
[0073]
实施例
[0074]
图1为6个作动器的构型下，两种诊断方法的系统故障概率，横坐标为固定时间内单个敏感器故障的概率，分别为仅用3取2诊断方法下的系统故障概率，以及增加平台间敏感器后系统故障概率，可以看出增加平台间敏感器后，系统故障的概率降低了2-5个数量级。
[0075]
图2为8个作动器的构型下，本发明涉及的几种诊断方法的系统故障概率，从上至下，较高的曲线为仅用3取2诊断方法下的系统故障概率，下方曲线为增加平台间敏感器后的系统故障概率，较低的曲线为增加作动器间诊断方法后的系统故障概率，最下面曲线为增加平台间敏感器、作动器间诊断方法后的系统故障概率，可以看出增加作动器间诊断方法对系统故障的改善较大，能使系统故障的概率降低4-10个数量级，在此基础上再增加平台间敏感器，能使系统故障概率再降低2-5个数量级。
[0076]
图3为8个作动器构型下，3个作动器上增加1个位移敏感器，与上下平台间增加3个位移敏感器方案的系统故障概率比较，可以看出增加平台间敏感器，相比在作动器上增加敏感器，使系统故障概率降低0-4个数量级，证明了本发明方法的高可靠性。
[0077]
图4为8个作动器构型下，8个作动器上均增加1个位移敏感器，与上下平台间增加6个位移敏感器方案的系统故障概率比较，可以看出两种方案系统故障概率几乎相同，证明了本发明方法的低成本性。
[0078]
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

技术特征：
1.一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法，其特征在于：在主动指向超静平台的上平台和下平台之间额外再配置m个位移敏感器，用于直接测量上平台和下平台的相对位置，m≥3；对主动指向超静平台原先并联安装在上平台和下平台之间的n个作动器上的共2n个位移传感器以及新配置的m个位移传感器进行故障诊断；根据故障诊断的结果，判定主动指向超静平台无法维持正常工作或者重新分配控制力矩控制主动指向超静平台降配置工作。2.根据权利要求1所述的一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法，其特征在于：所述的n＝6或8。3.根据权利要求2所述的一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法，其特征在于：所述的n＝6时，主动指向超静平台能维持正常工作的配置组合为：1个作动器上的一个或两个位移敏感器故障，上平台、下平台间额外再配置的m个位移敏感器中有m-2个故障；所述的n＝8时，主动指向超静平台能维持正常工作的配置组合为：3个作动器上的一个或两个位移敏感器故障，上平台、下平台额外再配置的m个位移敏感器中有m-2个故障。4.根据权利要求3所述的一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法，其特征在于：所述的n＝6时，判定主动指向超静平台无法维持正常工作或者重新分配控制力矩控制主动指向超静平台降配置工作，具体为：当1个作动器上的位移敏感器无法诊断时，将上平台真实空间到作动器空间的雅克比矩阵j
p
中对应行元素置为0，重新分配控制力矩；当2个作动器上的位移敏感器无法诊断时，判定主动指向超静平台无法维持正常工作；所述的n＝8时，判定主动指向超静平台无法维持正常工作或者重新分配控制力矩控制主动指向超静平台降配置工作，具体为：当3个或3个以内作动器上的位移敏感器无法诊断时，将上平台真实空间到作动器空间的雅克比矩阵j
p
中对应行元素置为0，重新分配控制力矩；当第4个作动器上的位移敏感器无法诊断时，判定主动指向超静平台无法维持正常工作。5.根据权利要求4所述的一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法，其特征在于：所述的n＝6时，对主动指向超静平台原先并联安装在上平台和下平台之间的n个作动器上的共2n个位移传感器以及新配置的m个位移传感器进行故障诊断，具体为：(51)当所有的位移敏感器都完好时，通过每个作动器上的三个量：dl
ia
，dl
ib
，进行三取二比对，若其中一个量与另外两个量差异较大，则判定该量对应的位移敏感器故障；其中，dl
ia
，dl
ib
分别为第i个作动器上的两个位移敏感器测量的作动器长度变化，u
i
为第i个作动器上电机的控制力，k
i
为第i个作动器的刚度；(52)当1个作动器上的1个位移敏感器故障时，通过上平台、下平台之间的位移敏感器和上平台、下平台的陀螺对另一个位移敏感器进行故障诊断，具体为：假设dl
ia
故障，当j
p
x与dl
ib
差异较大，且j
p
x与dl
ja
、dl
jb
差异较小时，则判定作动器上的另一个位移敏感器故障，其中，x为由上平台、下平台之间的位移敏感器和陀螺测量得到的上平台相对下平台的相对状态量，平动在1～3维，转动在4～6维，j为无故障的作动器编号，a和b两个角标用于区分同一作动器上的两个不同位移敏感器；(53)当不存在作动器上的两个位移敏感器均故障的情况时，用作动器的位移敏感器对
上平台、下平台间的位移敏感器进行故障诊断，具体为：当invj
p
dl与y
pk
差异较大，且invj
p
dl与y
pl
差异较小时，则认为位移敏感器k故障，其中，dl为6个作动器的长度变化量列阵，由位移敏感器测量得到，k＝1,2,3
…
m，l＝1,2,3
…
m，l≠k，invj
p
为矩阵j
p
的伪逆，invj
p
＝(j
pt
j
p
)-1
j
pt
，y
pk
与y
pl
均满足测量模型y
p
＝a
pe
x
(1:3)
，y
p
为新配置的位移敏感器的测量值，a
pe
为新配置的位移敏感器相对下平台的安装矩阵，x
(1:3)
为x的前3维。6.根据权利要求4所述的一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法，其特征在于：所述的n＝8时，对主动指向超静平台原先并联安装在上平台和下平台之间的n个作动器上的共2n个位移传感器以及新配置的m个位移传感器进行故障诊断，具体为：(61)当所有的位移敏感器都完好时，通过每个作动器上的三个量：dl
ia
，dl
ib
，进行三取二比对，若其中一个量与另外两个量差异较大，则认为该量对应的位移敏感器故障；其中，dl
ia
，dl
ib
分别为第i个作动器上的两个位移敏感器测量的作动器长度变化，u
i
为第i个作动器上电机的控制力，k
i
为第i个作动器的刚度；(62)当1个作动器上的1个位移敏感器故障时，通过以下两种方式中的任意一种对另一个位移敏感器进行故障诊断，只要有一种方式诊断出某个位移敏感器故障，就认为是故障：(621)通过上平台、下平台之间的位移敏感器和上平台、下平台的陀螺对另一个位移敏感器进行故障诊断，具体为：假设dl
ia
故障，当j
p
x与dl
ib
差异较大，且j
p
x与dl
ja
、dl
jb
差异较小时，则判定作动器上的另一个位移敏感器故障，其中，x为由上平台、下平台之间的位移敏感器和陀螺测量得到的上平台相对下平台的相对状态量，平动在1～3维，转动在4～6维，j为无故障的作动器编号，a和b两个角标用于区分同一作动器上的两个不同位移敏感器；(622)通过另外7个作动器对另一个位移敏感器进行故障诊断，具体为：假设dl
ia
故障，当j
p(i,:)
invj
pni
dl与dl
ib
差异较大，且j
p(j,:)
invj
pnj
dl与dl
ja
、dl
jb
差异较小时，则判定作动器i上的另一个位移敏感器故障，其中dl为8个作动器的长度变化量列阵，由位移敏感器测量得到，j为无故障的作动器编号，j
p(i,:)
为j
p
的第i行组成的行向量，invj
pni
为j
pni
的伪逆，为invj
pni
＝(j
pnit
j
pni
)-1
j
pnit
，j
pni
为j
p
第i行元素置为0后组成的矩阵；(63)当有2个作动器上的4个位移敏感器均故障时，利用步骤(621)的方法进行故障诊断；(64)当存在6个及以上作动器上的至少有一个位移敏感器完好的情况时，用作动器的位移敏感器对上平台、下平台间的位移敏感器进行故障诊断，具体为：当invj
pu
dl与y
pk
差异较大，且invj
pu
dl与y
pl
差异较小时，则认为位移敏感器k故障，其中，k＝1,2,3
…
m，l＝1,2,3
…
m，l≠k，invj
pu
为矩阵j
pu
的伪逆，invj
pu
＝(j
put
j
pu
)-1
j
put
，j
pu
为当前存在一个以上完好位移敏感器的作动器构成的雅克比矩阵，y
pk
与y
pl
均满足测量模型y
p
＝a
pe
x
(1:3)
，y
p
为新配置的位移敏感器的测量值，a
pe
为新配置的位移敏感器相对下平台的安装矩阵，x
(1:3)
为x的前3维。7.根据权利要求5或6所述的一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法，其特征在于：所述的差异较大或者差异较小均通过与故障诊断阈值errmax进行比较，若大于errmax判定差异较大，若小于errmax判定差异较小，errmax根据位移敏感器硬件特性选取。

技术总结
一种主动指向超静平台位移敏感器配置与故障诊断方法，适用于一类敏感器可进行冗余配置的并联机构。首先，提出高可靠性的敏感器配置方法，在作动器外配置位移敏感器；然后，针对不同主动指向超静平台构型，给出维持工作的最小敏感器组合和降配置控制方法；最后，针对不同位移敏感器组合，设计分层次故障诊断方法，实现同样条件下尽可能延长主动指向超静平台的寿命。的寿命。的寿命。


技术研发人员：郭子熙 关新 汤亮 王有懿 郝仁剑 张科备 冯骁 樊茂
受保护的技术使用者：北京控制工程研究所
技术研发日：2022.10.26
技术公布日：2023/4/4