本發(fā)明涉及航天器電氣系統(tǒng)可靠性監(jiān)測，更具體地說，本發(fā)明涉及一種航天電磁繼電器失效預(yù)警與診斷方法。

背景技術(shù)：

1、隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，航天電磁繼電器在航天器中的應(yīng)用日益廣泛，其可靠性和安全性對航天任務(wù)的成功實(shí)施至關(guān)重要。然而，航天環(huán)境具有高輻射、極端溫度、強(qiáng)振動等特殊性，這些因素容易導(dǎo)致電磁繼電器出現(xiàn)失效問題，例如觸點(diǎn)粘連、線圈燒毀、接觸電阻異常等，從而影響航天器的整體性能和任務(wù)可靠性。因此，開發(fā)一種能夠?qū)教祀姶爬^電器進(jìn)行失效預(yù)警與診斷的方法顯得尤為重要，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障并采取預(yù)防措施，確保航天器的安全運(yùn)行。

2、現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：

3、目前，公開號為cn117665526b的一種風(fēng)電變流器igbt監(jiān)測系統(tǒng)通過電變量測量單元和磁變量測量單元實(shí)時(shí)檢測igbt的電壓、電流和磁場變量，并結(jié)合降溫單元對igbt進(jìn)行主動冷卻，以降低發(fā)熱故障的風(fēng)險(xiǎn)。該技術(shù)方案雖然能夠有效監(jiān)測igbt的工作狀態(tài)并延緩其衰減，但其應(yīng)用場景主要集中在風(fēng)電變流器領(lǐng)域，針對航天電磁繼電器的特殊工況并未涉及。此外，該方案未充分考慮電磁繼電器在復(fù)雜航天環(huán)境下的多物理場耦合特性（如電磁、熱、振動的交叉影響），可能導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果不夠全面，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的失效預(yù)警與診斷。

4、另一項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)，公開號為cn113483831b的一種基于多維變量測量與多維信息診斷的變壓器狀態(tài)辨識方法，通過測量變壓器的電、磁、溫度、噪聲和振動等多維變量，建立信號幅值診斷模型、頻域分布診斷模型和能量熵值診斷模型，從而智能辨識變壓器的故障狀態(tài)，該技術(shù)方案突破了傳統(tǒng)單一判據(jù)和離線診斷的局限，顯著提升了在線監(jiān)測和診斷的準(zhǔn)確性。然而，該方案主要針對變壓器的狀態(tài)辨識，其測量變量和診斷模型并不完全適用于航天電磁繼電器的失效預(yù)警與診斷需求。尤其是在航天環(huán)境中，電磁繼電器的失效模式可能涉及觸點(diǎn)粘連、線圈燒毀、接觸電阻異常等多種復(fù)雜情況，而該方案未能充分考慮這些特定失效模式的特征提取和診斷算法優(yōu)化。

5、上述問題表明，現(xiàn)有的監(jiān)測與診斷技術(shù)在應(yīng)用于航天電磁繼電器時(shí)存在明顯不足：一是缺乏對航天特殊工況下多物理場耦合特性的綜合考慮；二是現(xiàn)有技術(shù)的監(jiān)測變量和診斷模型未能針對性地覆蓋電磁繼電器的典型失效模式；三是對復(fù)雜環(huán)境干擾的抗干擾能力和適應(yīng)性有待提升。因此，本發(fā)明旨在提供一種航天電磁繼電器失效預(yù)警與診斷方法，通過多維度變量監(jiān)測、失效模式特征提取和智能化診斷算法，實(shí)現(xiàn)對航天電磁繼電器的精準(zhǔn)失效預(yù)警與高效診斷，從而提升航天器的可靠性和安全性。因此，提出一種航天電磁繼電器失效預(yù)警與診斷方法。

6、在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種航天電磁繼電器失效預(yù)警與診斷方法，通過運(yùn)用多維度變量監(jiān)測、失效模式特征提取和智能化診斷算法以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案，一種航天電磁繼電器失效預(yù)警與診斷方法，包括根據(jù)航天電磁繼電器的工作環(huán)境特性構(gòu)建多物理場耦合監(jiān)測框架，并獲取初始監(jiān)測參數(shù)；

3、建立電磁繼電器典型失效模式庫，并根據(jù)失效模式的觸點(diǎn)狀態(tài)、線圈性能以及機(jī)械振動特性量化初始的失效特征值；

4、對初始監(jiān)測參數(shù)和初始的失效特征值進(jìn)行若干次隨機(jī)擾動，并隨機(jī)排列組合成若干個監(jiān)測方案；

5、從多個航天器子系統(tǒng)中獲取電磁繼電器運(yùn)行數(shù)據(jù)，并分別應(yīng)用監(jiān)測方案進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，獲取監(jiān)測過程中的電磁信號變化數(shù)據(jù)、溫度波動數(shù)據(jù)和振動強(qiáng)度數(shù)據(jù)，構(gòu)建綜合監(jiān)測評估模型；

6、將綜合監(jiān)測評估模型的輸出結(jié)果與監(jiān)測方案進(jìn)行對應(yīng)并構(gòu)建三維效果展示模型，對三維效果展示模型進(jìn)行曲面分析，得到選定的監(jiān)測方案，并應(yīng)用于航天電磁繼電器的失效預(yù)警與診斷。

7、在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)航天電磁繼電器的工作環(huán)境特性構(gòu)建多物理場耦合監(jiān)測框架，具體為：

8、分析航天器運(yùn)行過程中電磁繼電器所處的高輻射、極端溫度和強(qiáng)振動環(huán)境，確定關(guān)鍵影響因素；

9、測試電磁繼電器在不同工況下的電磁信號、溫度分布和振動頻率，記錄其最大耐受范圍；

10、結(jié)合航天器系統(tǒng)的能耗限制和信號傳輸能力，確定監(jiān)測框架的邊界條件；

11、從航天器的運(yùn)行日志中提取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的電磁繼電器運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括觸點(diǎn)切換時(shí)間、線圈電流和機(jī)械振動幅值，分類統(tǒng)計(jì)不同運(yùn)行狀態(tài)下的變化規(guī)律；

12、計(jì)算每種運(yùn)行狀態(tài)的變化頻率，選擇最接近實(shí)際工況的最小變化間隔作為初始監(jiān)測參數(shù)。

13、在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)失效模式的觸點(diǎn)狀態(tài)、線圈性能以及機(jī)械振動特性量化初始的失效特征值，具體為：

14、評估觸點(diǎn)粘連、線圈燒毀和接觸電阻異常等典型失效模式的影響程度，分別記錄其對應(yīng)的觸點(diǎn)導(dǎo)通時(shí)間、線圈溫升速率和振動頻率偏移量；

15、為不同失效模式，即觸點(diǎn)狀態(tài)、線圈性能以及機(jī)械振動賦予權(quán)重因子；

16、獲取每個失效模式中涉及的關(guān)鍵變量數(shù)量，并將關(guān)鍵變量數(shù)量作為失效特征深度的量化結(jié)果；

17、將預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)失效模式的觸點(diǎn)狀態(tài)、線圈性能和機(jī)械振動特性的權(quán)重因子與失效特征深度進(jìn)行求和，作為初始的失效特征值。

18、在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，對初始監(jiān)測參數(shù)和初始的失效特征值進(jìn)行若干次隨機(jī)擾動，并隨機(jī)排列組合成若干個監(jiān)測方案，具體為：

19、以初始監(jiān)測參數(shù)為基準(zhǔn)，并根據(jù)監(jiān)測框架的邊界條件設(shè)置上下限作為擾動范圍；

20、根據(jù)初始的失效特征值為基準(zhǔn)，并設(shè)置最大失效特征值為上限，0為下限作為擾動范圍；

21、在擾動范圍內(nèi)，隨機(jī)生成若干個監(jiān)測參數(shù)和失效特征值；

22、將生成的監(jiān)測參數(shù)和失效特征值進(jìn)行隨機(jī)排列組合，構(gòu)成不同的監(jiān)測方案。

23、在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，應(yīng)用監(jiān)測方案進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，具體為：

24、將監(jiān)測方案中的監(jiān)測參數(shù)作為實(shí)時(shí)監(jiān)測的采集頻率和靈敏度設(shè)置；

25、根據(jù)監(jiān)測方案中的失效特征值，通過調(diào)整監(jiān)測設(shè)備的采樣精度、優(yōu)化信號濾波方式以及控制數(shù)據(jù)處理流程對實(shí)時(shí)監(jiān)測的過程進(jìn)行調(diào)整，使得失效特征值應(yīng)用于監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析過程。

26、在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述電磁信號變化數(shù)據(jù)包括電磁干擾敏感系數(shù)，所述電磁干擾敏感系數(shù)的具體獲取方法如下：

27、獲取實(shí)時(shí)監(jiān)測過程中不同采樣頻率下的電磁信號波動幅度；

28、計(jì)算相同時(shí)間間隔內(nèi)的電磁信號波動幅度的標(biāo)準(zhǔn)差和平均值；

29、根據(jù)電磁信號波動幅度的標(biāo)準(zhǔn)差和平均值，計(jì)算電磁信號波動的變異系數(shù)；

30、將電磁信號波動變異系數(shù)基于預(yù)設(shè)的電磁干擾敏感系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算電磁干擾敏感系數(shù)。

31、在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述溫度波動數(shù)據(jù)包括熱穩(wěn)定性影響系數(shù)，所述熱穩(wěn)定性影響系數(shù)的具體獲取方法如下：

32、在不同的監(jiān)測參數(shù)下，獲取電磁繼電器運(yùn)行過程中溫度變化的最大值與最小值之差，作為溫度波動范圍；

33、對相同的監(jiān)測參數(shù)，進(jìn)行若干次溫度波動范圍計(jì)算，計(jì)算平均溫度波動范圍；

34、獲取系統(tǒng)在不同監(jiān)測參數(shù)下的溫度變化速率以及總時(shí)長，并計(jì)算系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)效率；

35、根據(jù)平均溫度波動范圍和系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)效率設(shè)置初始熱穩(wěn)定性遞減效應(yīng)模型；

36、設(shè)置若干個溫度波動點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性能測試，在每個溫度波動點(diǎn)下，收集溫度穩(wěn)定性的評分?jǐn)?shù)據(jù)；

37、根據(jù)評分?jǐn)?shù)據(jù)基于非線性擬合方法對初始熱穩(wěn)定性遞減效應(yīng)模型的待定參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到熱穩(wěn)定性影響系數(shù)的計(jì)算模型。

38、在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述振動強(qiáng)度數(shù)據(jù)包括機(jī)械可靠性影響系數(shù)，所述機(jī)械可靠性影響系數(shù)的具體獲取方法如下：

39、通過振動監(jiān)測過程中的一致性校驗(yàn)，產(chǎn)生的振動偏差設(shè)置為基準(zhǔn)偏差值；

40、將偏差值小于基準(zhǔn)偏差值的振動偏差設(shè)定為可接受偏差，將偏差值大于基準(zhǔn)偏差值的振動偏差設(shè)定為潛在隱患偏差；

41、獲取振動監(jiān)測過程中產(chǎn)生的所有振動偏差值，并將這些偏差值與基準(zhǔn)偏差值進(jìn)行比較。

42、在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，將所有潛在隱患偏差值建立隱患偏差集合，將所有可接受偏差值建立可接受偏差集合；

43、根據(jù)隱患偏差集合和可接受偏差集合進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)算得到機(jī)械可靠性影響系數(shù)。

44、在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，將綜合監(jiān)測評估模型的輸出結(jié)果與監(jiān)測方案進(jìn)行對應(yīng)并構(gòu)建三維效果展示模型，具體為：

45、構(gòu)建一個三維坐標(biāo)系，展示不同監(jiān)測方案在實(shí)時(shí)監(jiān)測過程中對綜合效果的影響；三維坐標(biāo)的三個維度分別表示監(jiān)測參數(shù)、失效特征值以及綜合監(jiān)測評估系數(shù)；根據(jù)綜合監(jiān)測評估模型的輸出結(jié)果，將每個監(jiān)測方案的評估結(jié)果與其對應(yīng)的監(jiān)測參數(shù)和失效特征值組合映射到三維空間；

46、每個監(jiān)測方案對應(yīng)一個點(diǎn)，點(diǎn)的位置由綜合監(jiān)測評估模型的輸出和監(jiān)測方案決定；

47、使用曲面擬合方法在三維坐標(biāo)系中繪制一條由點(diǎn)組成的曲面，得到三維效果展示模型。

48、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

49、1.本發(fā)明通過動態(tài)調(diào)控算法，根據(jù)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀況調(diào)整傳輸參數(shù)，以降低延遲并提高吞吐量。首先，系統(tǒng)通過監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)（如帶寬、丟包率、時(shí)延等），獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；其次，利用智能調(diào)控模型計(jì)算最優(yōu)傳輸策略，動態(tài)調(diào)整編碼方式、自適應(yīng)調(diào)節(jié)傳輸速率；然后，通過誤碼檢測與糾錯機(jī)制確保數(shù)據(jù)完整性，提高傳輸可靠性；最后，結(jié)合分組優(yōu)化和流量優(yōu)先級管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的高效調(diào)度。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下有效降低數(shù)據(jù)丟失率，提高通信質(zhì)量，適用于高速數(shù)據(jù)傳輸及實(shí)時(shí)交互場景。