本書以航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)為背景，介紹基于數(shù)學模型的故障診斷方法，并延伸到基于神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷方法及其應用。全書共11章，內(nèi)容主要包括故障診斷成果的綜述及其未來的發(fā)展展望，航天器控制分系統(tǒng)，航天器在軌故障分析，故障的統(tǒng)計檢測原理，基于數(shù)學模型的故障診斷原理，基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的故障檢測閾值設計和故障診斷方法，基于徑向基函數(shù)、凸函數(shù)和小波變換的神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷方法，以及基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡、混合神經(jīng)網(wǎng)絡和長短記憶循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷方法等。本書各個章節(jié)內(nèi)容自成體系，有助于讀者掌握智能故障診斷技術的本質。
本書可作為高等院�？刂乒こ獭⑿畔⒐こ碳跋嚓P專業(yè)的本科生和研究生學習的基礎讀物，也可作為從事故障診斷理論及工程應用研究的相關技術人員和高校師生學習的參考用書。

目 錄

第1章 緒論 …………………………………………………………………001

1.1 故障診斷技術的產(chǎn)生與歷史 ………………………………………001

1.2 航天器故障診斷技術發(fā)展及其應用現(xiàn)狀 …………………………002

1.3 航天器在軌故障情況的統(tǒng)計與分析 ………………………………014

1.4 故障診斷的術語定義 ………………………………………………026

1.5 本章小結 ……………………………………………………………027

第2章 航天器姿態(tài)控制系統(tǒng) ……………………………………………029

2.1 概述 …………………………………………………………………029

2.2 姿態(tài)控制系統(tǒng)的要求 …………………………………………………030

2.3 姿態(tài)參數(shù) ……………………………………………………………032

2.4 姿態(tài)動力學 ……………………………………………………………035

2.5 姿態(tài)確定和控制……………………………………………………038

2.6 姿態(tài)敏感器 …………………………………………………………040

2.7 姿態(tài)控制的執(zhí)行器 ……………………………………………………055

2.8 姿態(tài)控制系統(tǒng)的驗證 …………………………………………………060

2.9 本章小結 ……………………………………………………………068

第3章 動態(tài)系統(tǒng)故障診斷的基本原理 ………………………………………069

3.1 系統(tǒng)故障的數(shù)學表示 ………………………………………………069

3.2 基于系統(tǒng)模型的故障診斷原理 ……………………………………072

3.3 線性系統(tǒng)的故障診斷原理 ……………………………………………073

3.4 故障檢測觀測器的設計 ………………………………………………077

3.5 帶干擾系統(tǒng)的故障診斷 ……………………………………………086

3.6 奇偶矢量法 …………………………………………………………089

3.7 本章小結 ……………………………………………………………092

第4章 基于統(tǒng)計理論的故障檢測原理 ………………………………………093

4.1 二元假設檢驗 ………………………………………………………093

4.2 多元假設檢驗 ………………………………………………………097

4.3 基于多種測量殘差的故障診斷方法 ………………………………098

4.4 本章小結 ……………………………………………………………102

第5章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷 ……………………………………………103

5.1 概述 ………………………………………………………………103

5.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡與遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡的比較 …………………………104

5.3 帶有偏差單元的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡 ……………………………………110

5.4 基于 Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷 ………………………………124

5.5 MATLAB擬合工具箱在航天飛機安全著陸決策中的應用………129

5.6 MATLAB模式識別工具箱在航天飛機安全著陸決策中的應用……………138

5.7 本章小結 ………………………………………………………………145

第6章 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷 ………………………………………146

6.1 概述 ……………………………………………………………146

6.2 模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡和人工智能技術的關系 ………………………147

6.3 神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊系統(tǒng)的比較 …………………………………………148

6.4 模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡的結合形式 …………………………………150

6.5 模糊推理的殘差估計 ………………………………………………151

6.6 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷原理 ……………………………………155

6.7 基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的未建模系統(tǒng)的故障診斷 ……………………158

6.8 基于泛函模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的GPS/INS組合導航系統(tǒng)的軟故障診斷………161

6.9 本章小結 ……………………………………………………………175

第 7章 基于徑向基函數(shù)網(wǎng)絡的故障診斷 …………………………………176

7.1 模糊一徑向基函數(shù)網(wǎng)絡的故障診斷 ………………………………176

7.2 基于 HBF 網(wǎng)絡的故障診斷…………………………………………188

7.3 基于CCA優(yōu)化的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷及應用…………………195

7.4 本章小結 ……………………………………………………………203

第 8章 基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷與應用…………………………204

8.1 小波神經(jīng)網(wǎng)絡應用于航天器故障診斷 ……………………………204

8.2 單隱藏層模糊遞歸小波神經(jīng)網(wǎng)絡的觀測器設計 …………………209

8.3 SLFRWNN的自適應觀測器 ……………………………………214

8.4 本章小結 ……………………………………………………………221

第 9章 智能故障診斷技術在姿態(tài)測量系統(tǒng)中的應用………………………222

9.1 概述 ………………………………………………………………222

9.2 航天器 AD系統(tǒng)模型 ………………………………………………223

9.3 組合傳感器 ………………………………………………………225

9.4 FDD 濾波器設計 ……………………………………………………227

9.5 故障模型及殘差計算 ………………………………………………228

9.6 FDD方案 ……………………………………………………………230

9.7 AD系統(tǒng)仿真結果……………………………………………………232

9.8 本章小結 ……………………………………………………………255

第10章 航天器姿控系統(tǒng)執(zhí)行器故障診斷 …………………………………257

10.1 執(zhí)行器故障診斷框架 ……………………………………………257

10.2 多層自適應高斯循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡……………………………………259

10.3 執(zhí)行器故障診斷方案 ………………………………………………264

10.4 仿真實驗 ……………………………………………………………272

10.5 本章小結……………………………………………………………293

第11章 基于LSTM和濾波器的故障值預測算法 …………………………294

11.1 神經(jīng)網(wǎng)絡輸出序列預測……………………………………………294

11.2 基于數(shù)據(jù)與模型相融合的故障預測 ………………………………300

11.3 仿真實驗……………………………………………………………306

11.4 本章小結……………………………………………………………318

參考文獻…………………………………………………………………………319

名詞索引……………………………………………………………………………321

附錄 A 影響航天飛機自主著陸的因素………………………………………324

附錄B 部分彩圖 ………………………………………………………………329