基于时空自注意力的航天器电源系统故障诊断

航天器电源系统是航天器关键子系统之一,其运行状态直接影响整个航天器系统的寿命和性能,因此采用先进的技术对电源系统进行故障诊断,以此提高航天器在轨可靠性和安全性成为目前故障诊断领域的研究重点。基于深度学习的方法具有拟合能力强、特征提取丰富等优势,成为故障诊断领域的主流方法。然而,在航天器电源系统故障诊断领域,主流的故障诊断方法无法捕获序列的长期依赖关系且局限于时间维度建模,严重影响故障诊断方法的性能。因此,本文提出一种基于时空自注意力机制的方法,对航天器电源系统进行高效准确的故障诊断。方法采用基于Transformer的编码器结构提取空间航天器遥测数据中的高维特征,并对其中的自注意力机制进行优化,采用时间卷积提取处理时序特征信息,并采用时间、空间双向自注意力机制提取数据中的时空特征,然后对模型提取的特征进行映射得到空间航天器故障诊断结果。最后在航空电源系统数据集上开展相关实验。实验结果表明与目前故障诊断领域常用的方法进行相比,所提方法具有更强的故障表征提取能力,可有效提高航天器电源系统故障诊断能力。

航天器电源智能判读规则框架构建与应用

规则判读是航天器地面测试与在轨异常检测的重要手段,具有机理清晰、结论明确、易于工程实施的优点。目前,判读规则制定缺乏指导性框架与模板,不利于规则的有效推开。针对该问题,文章基于航天器电源设计机理与判读方法论,从工作模式分析、冗余遥测一致性、遥测参数功能关联、能源趋势分析4个方面出发,设计了航天器电源智能判读规则框架,并在航天器测试与在轨监测中进行了实例化应用。应用结果表明:智能判读规则框架能提升航天器电源系统异常的实时检测能力,可作为国内航天器电源健康状态监测的技术参考。

基于MSVD-AE的航天器电源系统故障检测方法

及时有效检测航天器电源系统(SPS)的在轨异常变化是航天器安全稳定运行的重要保证.由于SPS的工作环境复杂以及SPS内部存在的闭环结构,使得表征其工作状态的遥测信号含有噪声不能及时反映出故障信息.针对SPS遥测信号存在噪声和无标签问题,提出一种基于多分辨率奇异值分解(MSVD)和自动编码器(AE)的SPS故障检测方法.将MSVD应用于波动信号去噪领域以降低噪声对遥测信号的影响,采用无监督的自动编码器算法对降噪后的数据进行异常检测,将本文所提算法应用于SPS中,对比了MSVD、小波变换和经验模态分析的去噪效果,而后结合AE分别对SPS进行检测,结果表明,所提算法具有更低的误判率以及更高的检测率.

航天器电源建模仿真综述与展望

电源系统是航天器上必不可少的重要分系统,用于产生、储存、分配电能。随着航天器数量的爆发式增长,电源系统的建模仿真成为航天器健康管理和智能运维领域的研究热点。鉴于此,本文首先总结了航天器电源的分类、组成及发展趋势。接着,从航天器健康管理和智能运行维护视角,综述了航天器电源建模及仿真技术体系,航天器电源典型部件机理建模、数据驱动建模、数字孪生融合建模方法,航天器电源的仿真技术与仿真软件、建模仿真的典型应用。最后对航天器电源建模仿真的技术挑战及发展趋势进行总结和分析。本文预期能够为航天器电源健康管理、航天器电源建模与仿真、数字孪生领域的研究人员提供一定的参考和借鉴。

空间航天器电源技术现状及未来发展趋势

电源分系统是航天器最重要的分系统之一,其技术水平直接决定未来空间探测任务开展的可行与否。对国内外空间航天器电源技术现状进行了调研分析,综述了国内外空间航天器电源技术的发展情况和当前发展目标。通过对美国NASA和欧洲ESA电源关键技术发展进行研究,并与国内产品技术指标进行对比,分析指出了航天器电源技术未来发展目标和趋势。

屏蔽数据下航天器电源系统可靠性的统计分析

基于屏蔽数据和定数截尾情形,利用概率元方法建立了样本的似然函数,推导出航天器电源系统半导体器件参数、可靠性及失效率的极大似然估计和Bayes估计,并讨论了相应的最小后验风险,最后利用Monte-Carlo方法验证了本文估计方法的正确性和可行性。

新型截尾试验下航天器电源系统的可靠性评估

在具有随机移走的逐步增加Ⅱ型截尾试验模型下,利用极大似然和Bayes方法分别给出了某航天器电源系统部件的参数和可靠性估计,并利用Tierney and Kadane近似和Gibbs抽样算法解决了Bayes估计中高维积分的计算问题。最后通过仿真实例对某航天器电源系统进行可靠性评估,并将各估计结果进行比较,验证了本文估计方法的可行性和有效性。

20世纪上海航天器电源技术的进展

较为系统地介绍了作为航天器电源的锌银电池组和硅太阳电池阵 /镉镍蓄电池组联合供电系统的组成、主要性能参数及其技术特点。阐述了近半个世纪以来 ,上海航天技术研究院在航天器电源研制技术方面所取得的成就及其在国内卫星、飞船和国外卫星领域的应用情况。

航天器大功率固态配电关键技术研究

大功率固态配电需要解决在开关过程中电压变化率和电流变化率较高的问题,抑制在短路保护过程中功率管漏极和源极存在的振荡和高电压应力。采用“慢开通,慢关断”的控制方式,降低了开通和关断过程中的电压和电流变化率。通过降低关断过程中电流变化率和增大振荡回路阻尼的方法,抑制了短路保护关断过程中功率管漏源电压应力和振荡。在此基础上,研制了160 V/200 A固态配电样机,实验验证表明所采用的方法是有效的。该方法提高了大功率负载的配电可靠性,可为大功率固态配电在航天领域的应用提供参考。

航天器百千瓦级分布式可重构电源系统设计

随着大功率通信卫星、高分辨率SAR卫星、大功率电推进航天器、核动力航天器、大型在轨服务站等对超大功率能源系统需求不断增强,100 kW超大功率电源系统成为未来大功率航天器电源系统的发展趋势。文章结合航天器电源系统研究基础,对100 kW电源系统的高压、大功率、分布式的任务特点进行分析,设计一种分布式可重构电源系统,提出了系统拓扑架构和相应的控制策略,并对高压大功率变换控制技术、多通道能源管理技术、高压大功率元器件技术和系统可靠性、安全性技术进行研究。对文章提出的电源系统进行软件建模和仿真,结果表明:100 kW电源系统拓扑架构和管理控制策略合理可行,系统稳定性较好,鲁棒性强,可为后续大功率航天器电源系统研究和设计提供参考。

航天器主要采用什么电源?

航天器上许多电子设备,所以,电源对于航天器来讲是必不可少的,电源功率的大小和寿命对航天器的性能有至关重要的影响。现代航天器在与火箭分离后首先要展开太阳电池翼,否则难以正常工作运行。在实际运行过程中,也常常出现因电源故障而导致航天器报废。因此,航天器电源至关重要。

航天器大型网状天线透光性遮挡的精确计算方法

针对航天器太阳电池阵的设计和仿真中需要考虑大型网状天线造成的透光性遮挡的问题,提出一种精确计算透光性遮挡的方法。该方法以最小重复单元对金属网布进行三维建模,求取不同光照下金属网布透光率并存为表格;计算含金属网布构件造成的透光性遮挡图形时,用三角面片对构件进行三维建模,先计算出三角面片与入射光线的位置关系,查表得到该三角面片的透光率后将其投影区域的光照强度相应减少。径向肋天线算例表明,该方法快速准确,能正确生成透光性遮挡图形,为太阳电池阵仿真分析奠定了基础。

航天用35Ah氢镍电池组性能

简要介绍了电池组的构成以及电池组空间力学环境测试条件和模拟GEO试验制度。在电池组性能方面 ,比较了第 1阴影期中间和第 36阴影期中间 79%DOD的放电特点 ,概要介绍了充放电温度特性 ,容量与氢压的变化关系 ;特别在寿命特性方面 ,着重阐述了电池组在模拟GEO ,79%DOD下 40个阴影期间最大放电深度时终止电压变化特性 ,电池组容量变化以及第 3阴影期和第 36阴影期放电终止电压变化情况。还列出了电池组的主要技术性能指标。

卫星电源分流调节器的研究

卫星一次电源系统分流调节器采用顺序-局部-线性分流方式。对卫星电源系统光照区母线电压调节的必要性、分流调节器扩能改造的必要性及其应用前景进行论述,着重对方案的选择与论证、设计依据、产品的设计与计算以及分流调节器的温控设计做了详细介绍。

空间站太阳能热动力发电系统研究进展

空间太阳能热动力发电系统是非常有前景的未来空间能源供应系统 ,在费用和性能上已经显示出了很大的优势 ,国际上对于它的研究已经超过 4 0年。文章从热机循环方案、各主要部件的研究等方面介绍了空间太阳能热动力发电系统的工作原理和技术发展 ,并且与其它电源系统进行了技术比较 ,显示出这种供电方式的较大优势。根据国外研究经验 ,提出了发展中国空间太阳能热动力发电系统研究的建议。

串联输出DC／DC谐振变换器的稳态分析

分析了高于谐振频率工作的串联输出谐振变换器的工作模式，采用状态变量法计算获得了若干描述稳态工作的特性曲线。

非隔离型防电流反灌技术在宇航领域中的研究与应用

同步整流模式控制的Buck变换器虽然提高了系统的工作效率,但是也带来了电流反灌现象,这种情况严重影响航天器二次电源系统的效率、寿命、安全性和可靠性。针对这一问题,该文设计并实现基于Buck电路的防电流反灌电路,该电路通过逐周期检测低端Mos管关断后,高端Mos管开通前这一死区时间内低端Mos管Vds电压的高低电平状态,来判断电路处于何种工作模式,进而控制低端Mos管的驱动电压,实现当电路处于强制电流连续模式(FCCM,Forced Current Continuous Mode)时,关断低端Mos管驱动的控制逻辑功能。仿真和实验结果表明,加入该防电流反灌电路后,可有效防止电流反灌现象,提高电路的可靠性和稳定性。

每一天,都如履薄冰——访天宫二号空间实验室系统电总体主任设计师南洪涛

记者：9月15日晚,中秋之夜,我国首个真正意义上的空间实验室——天宫二号成功发射,开启太空之旅,使中国大步迈向空间站时代,吸引了全球目光。