基于三支决策和强化学习的深空探测器非预期故障自主诊断与系统重构研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61903015
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0301.控制理论与技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

This proposal focuses on the difficult issues of the deep space explorer under the complex and uncertain environment, which are the inaccurate description of fault mode, weak autonomy of unexpected fault diagnosis, and uncertainty of initial condition of system reconstruction. This proposal draws lessons from the principle of human cognitive decision-making process and combines the three-way decision and reinforcement learning theories organically, and then carries out the following three researches, i.e., the modeling and diagnosis decision for anticipated faults based on three-way decision and multiple attributes decision making theories, the self-learning and decision making for unexpected states based on three-way decision clustering and rough self-learning methods, and the autonomous reconstruction with respect to unexpected faults by employing three-way decision and reinforcement learning theories. This research breaks through the key scientific problems that restrict the autonomous diagnosis and system reconstruction of explorer, i.e., the autonomous diagnosis modeling and autonomous parameter determination of three-way decision under the unexpected states, the mechanism of reinforcement learning for autonomous system reconstruction after unexpected faults occurring by considering the special constraints of space explorer, so as to enhance the ability of autonomous diagnosis and system reconstruction under unexpected fault of deep space explorer, and the proposed methods and theories are verified by using the systems usually with more faults, which are the attitude control system, power system and propulsion system of space explorer.
针对复杂不确定性环境下深空探测器面临的故障模式刻画不精确、非预期故障诊断自主能力不强、系统重构初始条件不确定等难点问题,借鉴人类认知决策过程原理,将三支决策和强化学习理论有机结合,依次开展基于三支决策和多属性决策的预期故障下诊断模型的自主建立与诊断决策、基于三支决策聚类和粗糙自学习的非预期状态下系统模型的自主学习与决策、基于三支决策和强化学习的非预期故障下自主系统重构方法研究。突破制约探测器自主诊断与系统重构难点问题中的关键科学问题,即非预期状态下三支决策参数自主确定及自主诊断建模问题、非预期故障下考虑探测器特殊约束的自主系统重构中强化学习机制构建问题,进而提升深空探测器非预期故障下自主诊断与系统重构的能力,并以探测器故障高发的姿控系统、电源系统和推进系统为对象进行方法和理论的验证。

结项摘要

项目针对复杂不确定性环境下深空探测器面临的故障模式刻画不精确、非预期故障诊断自主能力不强、系统重构初始条件不确定等难点问题,借鉴并深入研究了认知决策过程原理,以三支决策为基础理论支撑,开展深空探测器自主故障诊断与系统重构决策支持技术研究。(1)预期故障下诊断模型的自主建立与诊断决策。通过对数据的统计特性分析获取了一种新的风险决策矩阵,继而得到一种具有较高自主能力的决策模型,即单参数决策粗糙集,可实现诊断模型自主建立和诊断决策。(2)非预期状态下系统模型的自主学习与决策。利用最小风险融合的形式,实现决策结果的可信生成,继而可实现多故障、未知状态的判别。(3)非预期故障下自主系统重构方法研究。基于构建的决策粗糙集模型,实现对强化学习模型的修正,建立一种适用于探测器自主重构决策的被动强化学习模型,继而实现了非预期状态下的自主系统重构管控决策。通过以上研究,发表标注该基金的论文成果14篇,其中SCI期刊13篇,国际会议1篇,受理发明专利6项。培养硕士和博士研究生4人。申报获批教育部科技进步一等奖1项。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(1)
专利数量(6)
Associated Fault Diagnosis of Power Supply Systems Based on Graph Matching: A Knowledge and Data Fusion Approach
基于图匹配的供电系统关联故障诊断:知识与数据融合方法
  • DOI:
    10.3390/math10224306
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Mathematics
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Laifa Tao;Haifei Liu;Jiqing Zhang;Xuanyuan Su;Shangyu Li;Jie Hao;Chen Lu;Mingliang Suo;Chao Wang
  • 通讯作者:
    Chao Wang
Simultaneous-Fault Diagnosis of Satellite Power System Based on Fuzzy Neighborhood ζ-Decision-Theoretic Rough Set
基于模糊邻域γ决策理论粗糙集的卫星电力系统同步故障诊断
  • DOI:
    10.3390/math10193414
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Mathematics
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Laifa Tao;Chao Wang;Yuan Jia;Ruzhi Zhou;Tong Zhang;Yiling Chen;Chen Lu;Mingliang Suo
  • 通讯作者:
    Mingliang Suo
Real-time hierarchical risk assessment for UAVs based on recurrent fusion autoencoder and dynamic FCE: A hybrid framework
基于循环融合自动编码器和动态 FCE 的无人机实时分层风险评估:混合框架
  • DOI:
    10.1016/j.asoc.2021.107286
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Applied Soft Computing
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Xuanyuan Su;Laifa Tao;Hongmei Liu;Lizhi Wang;Mingliang Suo
  • 通讯作者:
    Mingliang Suo
State-of-Health Assessment for Aero-Engine Based on Density-Distance Clustering and Fuzzy Bayesian Risk
基于密度距离聚类和模糊贝叶斯风险的航空发动机健康状态评估
  • DOI:
    10.1109/access.2021.3050792
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ning Ma;Fan Yang;Laifa Tao;Mingliang Suo
  • 通讯作者:
    Mingliang Suo
Soft decision-making based on decision-theoretic rough set and Takagi-Sugeno fuzzy model with application to the autonomous fault diagnosis of satellite power system
基于决策理论粗糙集和Takagi-Sugeno模糊模型的软决策在卫星电力系统自主故障诊断中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.ast.2020.106108
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Aerospace Science and Technology
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Mingliang Suo;Laifa Tao;Baolong Zhu;Yu Chen;Chen Lu;Yu Ding
  • 通讯作者:
    Yu Ding

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其他文献

GIS在交通运输规划与管理中的应用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    索明亮;梁艳平
  • 通讯作者:
    梁艳平
运动车辆探测研究的新方向与进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    武汉理工大学学报(交通科学与工程版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁艳平;索明亮
  • 通讯作者:
    索明亮

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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