發(fā)布時間：2017-10-11 17:22

  本文關(guān)鍵詞：航天器艙體溫度場測量冗余設(shè)計試驗驗證系統(tǒng)研究

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【摘要】：小型航空器逐步向低功耗、小質(zhì)量和小體積的方向發(fā)展,要求艙體設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單可靠,但是整個系統(tǒng)中分布著大量的各類型傳感器,需要在復(fù)雜的太空環(huán)境中長期的工作,為預(yù)防傳感器可能發(fā)生的故障,保證測量設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性,并減小航天器中傳感器的載荷比,設(shè)計合適的冗余備份方案是必需的。本文結(jié)合實際工程需求,針對小型航天器艙體溫度場測量冗余設(shè)計問題,在試驗驗證方面對傳感器的硬件冗余、軟件冗余以及容錯控制系統(tǒng)設(shè)計展開了深入研究。溫度場測量部分設(shè)計基于STM32微控制器為核心的傳感器陣列切換板卡,溫度傳感器K型熱電偶對溫度進行采集,利用ADG509模擬開關(guān)的差分多輸入一輸出通道,設(shè)計兩級選通電路最多可對16點溫度信號進行測量,可以解決多點溫度和主控CPU的系統(tǒng)協(xié)調(diào)測試問題,模數(shù)轉(zhuǎn)換工作由高集成的MAX31855芯片完成,通過內(nèi)部集成CAN總線傳輸數(shù)據(jù)至上位機。冗余試驗驗證部分利用圖形化編譯軟件Labview設(shè)計上位機界面,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示和回讀等多種功能,其中利用了平臺開發(fā)中常用的一些關(guān)鍵技術(shù)。冗余容錯處理方法的研究,通過設(shè)計一組傳感器的硬件布局,計算其各傳感器的綜合置信度,并結(jié)合基于貝葉斯的多傳感器數(shù)據(jù)融合算法評估和驗證系統(tǒng)功能,使硬件冗余和軟件冗余方法有效結(jié)合。通過實測數(shù)據(jù)驗證,結(jié)果表明,整套方案能夠有效為航天器艙體提供可靠的溫度場信號,合理有效的壓縮備份傳感器數(shù)量,同時實現(xiàn)對故障傳感器的故障判別及參數(shù)估計。
【關(guān)鍵詞】：小型航天器 溫度測量 冗余容錯 試驗驗證
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V423
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 課題研究的背景和意義12-13
• 1.2 冗余容錯技術(shù)研究的概述與國內(nèi)外發(fā)展歷史13-14
• 1.2.1 冗余容錯技術(shù)基本概述13
• 1.2.2 國內(nèi)外發(fā)展歷史13-14
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排14-17
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 論文主要章節(jié)安排15-17
• 第2章 硬件電路設(shè)計17-29
• 2.1 切換板卡總體硬件設(shè)計綜述17-18
• 2.2 熱電偶接口電路設(shè)計18-21
• 2.2.1 熱電偶測溫原理18-19
• 2.2.2 熱電偶的冷端補償介紹19
• 2.2.3 熱電偶型號選擇19-21
• 2.3 熱電偶與多路復(fù)用器接口電路設(shè)計21-22
• 2.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計22-24
• 2.4.1 MAX31855芯片介紹22-23
• 2.4.2 A/D轉(zhuǎn)換電路23-24
• 2.5 STM32F103單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計24-27
• 2.6 CAN現(xiàn)場總線技術(shù)及電路設(shè)計27-28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 第3章 溫度場信息冗余容錯處理方法29-41
• 3.1 溫度場數(shù)據(jù)預(yù)處理29-33
• 3.1.1 概述29
• 3.1.2 單偶的溫度變化29-30
• 3.1.3 數(shù)據(jù)中差異值的檢測方法30-31
• 3.1.4 改進型格拉布斯準(zhǔn)則31-32
• 3.1.5 粗大誤差檢驗與校正實例32-33
• 3.2 航天器艙體溫度場測量冗余設(shè)計33-34
• 3.2.1 概述33
• 3.2.2 傳感器布局結(jié)構(gòu)設(shè)計33-34
• 3.2.3 傳感器綜合置信度設(shè)計34
• 3.3 基于數(shù)據(jù)融合的航天器艙體溫度場冗余估計34-40
• 3.3.1 概述34-35
• 3.3.2 基于相關(guān)函數(shù)的置信度計算方法35-37
• 3.3.3 貝葉斯公式描述37-38
• 3.3.4 基于BAYES參數(shù)估計的融合方法38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計41-56
• 4.1 系統(tǒng)總體流程設(shè)計41-42
• 4.2 微控制器編程設(shè)計的42-44
• 4.2.1 KEIL MDK集成開發(fā)環(huán)境簡介42
• 4.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換讀取子程序設(shè)計42-43
• 4.2.3 CAN總線數(shù)據(jù)傳輸子程序設(shè)計43-44
• 4.3 LABVIEW概述44-46
• 4.3.1 LABVIEW軟件介紹44-45
• 4.3.2 LABVIEW語言的特點45
• 4.3.3 LABVIEW程序設(shè)計的基本方法45-46
• 4.4 LABVIEW界面編程設(shè)計46-55
• 4.4.1 界面總體結(jié)構(gòu)設(shè)計46-47
• 4.4.2 界面的詳細(xì)設(shè)計47-49
• 4.4.3 登錄界面子程序設(shè)計49
• 4.4.4 參數(shù)設(shè)置子程序設(shè)計49
• 4.4.5 采樣讀數(shù)子程序設(shè)計49-51
• 4.4.6 數(shù)據(jù)存儲子程序設(shè)計51-52
• 4.4.7 數(shù)據(jù)回讀子程序設(shè)計52-53
• 4.4.8 冗余算法子程序設(shè)計53-54
• 4.4.9 打印報表子程序設(shè)計54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第5章 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果和驗證56-62
• 5.1 切換板卡的軟硬件聯(lián)調(diào)56
• 5.2 系統(tǒng)功能驗證56-61
• 5.2.1 登錄界面57
• 5.2.2 多路溫度采集界面57-59
• 5.2.3 數(shù)據(jù)存儲界面59
• 5.2.4 冗余試驗驗證界面59-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-65
• 致謝65-66
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文66

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 孟冬輝;閆榮鑫;喻新發(fā);郭欣;;航天器艙體差壓檢漏系統(tǒng)研究[J];真空;2008年04期

2 滕弘飛,張寶,劉峻,李廣強,孫治國;航天器布局方案設(shè)計[J];大連理工大學(xué)學(xué)報;2003年01期

3 郭欣;閆榮鑫;;提高航天器超聲檢漏靈敏度的方法研究[J];航天器環(huán)境工程;2011年04期

4 ;[J];;年期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 沈煌飛;航天器艙體溫度場測量冗余設(shè)計試驗驗證系統(tǒng)研究[D];沈陽航空航天大學(xué);2016年

2 謝熠;航天器艙體信道建模及UWB信號同步算法的研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

，

本文編號：1013783