● 摘要
统计和工程实际表明，电源系统失效是导致整星失效的主要原因。然而，由于空间环境因素对电源系统寿命影响复杂、电源系统寿命分析与试验工作不够充分、以及可用于寿命预测的数据很少（小样本）等原因，使得小卫星电源系统及其关键部件寿命预测工作开展困难。本文在对极少的地面试验数据及在轨遥测数据综合分析基础上，分别对小卫星蓄电池和太阳电池阵，提出了相应的寿命预测方法，从而综合考虑空间环境因素及使用制度对电源系统及其关键部件的寿命影响。本文的具体研究工作包括：（1） 对小卫星电源系统及其关键部件、各种寿命影响因素、数据特点、使用制度等进行分析。（2） 针对小卫星电源系统及其关键部件的小样本数据特点和使用制度，提出了基于动态双极MPNN的方法用于解决其寿命预测。该方法首先对概率神经网络（PNN）进行改进，并基于影响蓄电池寿命的主要因素的时序数据建立一次MPNN网络；然后，在一次MPNN网络工作的基础上建立二次MPNN网络。通过此双极MPNN网络预测得到在当前给定数据下的蓄电池寿命预测值。当有新的在轨数据时，则动态更新双极网络，从而提高蓄电池寿命预测精度。（3） 针对太阳电池阵受到复杂空间环境影响，提出了基于I-V曲线的能量平衡寿命预测方法。该方法通过I-V曲线进行能量平衡计算，确定太阳电池阵的严重损伤状态时间，进而得到太阳电池阵及电源系统的寿命值。本文在寿命预测方法分析的基础上，利用HY-1B小卫星地面试验数据及在轨遥测数据对其关键部件寿命进行了预测。结果表明：基于动态双极MPNN寿命预测方法和能量平衡的寿命预测方法，对于解决小卫星电源系统及其关键部件（受复杂空间环境影响、具有小样本特性）的寿命预测问题具有较高的应用价值。