[发明专利]半实物仿真平台上的南极望远镜潜隐故障模拟和自愈方法

说明书

半实物仿真平台的南极望远镜潜隐故障模拟和自愈方法，应用于南极天文光学望远镜机电系统仿真平台上，由故障模拟程序、故障分析与自愈程序、及通讯网络构成；故障模拟程序包括：潜隐故障模块、显示模块、数字通讯模块与设备控制模块；故障分析与自愈程序包括：故障检测模块、专家库模块与故障自愈模块，故障自愈模块包括故障预警和报警模块、自愈动作执行模块及自愈评价模块；通讯网络包括故障模拟程序工控机、故障分析与自愈程序工控机、Ethernet上层数据通讯网络、传感器、驱动器和程控电源、RS485信息采集网络及底层数据网络。本方法通用性好，扩展性好，大大方便了南极天文望远镜和天文仪器的故障处理方面的研究。

技术领域

本发明涉及基于半实物仿真平台的南极望远镜潜隐故障模拟和自愈方法，具体涉及一种应用于南极天文光学望远镜机电系统的潜隐故障自愈半实物仿真平台之上的南极天文望远镜的潜隐故障模拟和自愈方法。

本发明是国家自然科学基金面上项目(11373052)“南极大口径望远镜潜隐故障预警及无缝智能自愈策略的研究”的成果和国家自然科学基金(11403065)“南极天文望远镜控制系统的自主实时性能评估方法的研究”的成果。

背景技术

当今世界各国开始在南极开展天文观测，越来越多的南极天文观测设备被研制出来并安装运行，而且观测设备的口径越来越大。例如美国在南极点的10米级的射电望远镜望远镜South Pole Telescope，日本在南极Dome F安装的0.4米口径的望远镜。而南极DomeA则是地球上进行天文观测的最佳台址之一。到目前为止，中国已经在南极DomeA成功安装了中国之星(CSTAR)望远镜、两台南极巡天望远镜(AST3-1和AST3-2)，并且同时安装了能源支撑平台PLATO-A、天文台址监测自动气象站等许多辅助设备。

南极有着优异的天文观测条件，但是高寒(DomeA最低温度可达-80℃)、低气压(海拔4093米)等恶劣的自然环境，导致电子元件、光学和机械系统的故障率大增；南极望远镜建造在冰层上，控制系统缺乏可靠的接地以屏蔽干扰，大量电磁干扰窜入系统；南极是个类似外层空间的环境，强辐射导致单粒子翻转效应，会导致大规模集成电路的功能紊乱。再加上软件本身健壮性原因和人为操作错误等原因，使得望远镜系统故障停机的机率高于普通望远镜。

南极天文光学望远镜不能允许出现故障停机。因为位于DomeA的中国南极昆仑站不是越冬站，望远镜长期无人值守，长年连续工作。望远镜一旦发生故障，第二年才会有南极考察队员进行维护工作。

对南极天文望远镜的故障检测、诊断和故障处理方法进行研究，有利于望远镜后期故障解决方案的实施。南极天文望远镜机电系统的许多故障往往有个萌芽、发展、最终形成真正故障的过程，在这个发展过程中的故障，我们称之为潜隐故障。而对潜隐故障的及时感知和分析判断以至于消除，是很有价值的研究，但是由于南极天文学设备研究本身还是个新兴学科，针对南极天文望远镜机电系统故障的自愈方法的研究，目前在国内外更是刚刚起步。

发明内容

针对上述的南极天文望远镜机电系统的故障研究方法的现实情况，本发明设计了一种南极天文望远镜的潜隐故障模拟和自愈方法，这种方法是应用于南极天文光学望远镜机电系统的潜隐故障自愈半实物仿真平台之上的。该方法可以准确模拟出南极天文望远镜的各种潜隐故障，并通过南极天文光学望远镜机电系统的潜隐故障自愈半实物仿真平台的硬件系统产生与潜隐故障发生、发展时相同或相似的模拟量、数字量、开关量信号及其信号组合。并且该方法能实现潜隐故障的检测，允许使用者施加待评估的故障处理算法尤其适合故障的自愈算法，并能够在算法实施后评估其效果。其中故障诊断自愈软件可以直接为南极天文望远镜软件系统的一部分，提供故障检测、故障诊断和故障自愈的功能。

完成上述发明任务的技术方案是：一种基于半实物仿真平台的南极望远镜潜隐故障模拟和自愈方法，这种方法应用于南极天文光学望远镜机电系统的潜隐故障自愈半实物仿真平台之上，其特征在于，本方法由故障模拟程序、故障分析与自愈程序、以及通讯网络构成；故障模拟程序包括：潜隐故障模块、显示模块、数字通讯模块与设备控制模块；