Enhanced Fault Detection in Satellite Attitude Control Systems Using LSTM-Based Deep Learning and Redundant Reaction Wheels
Notice bibliographique
Résumé
Reliable fault detection in satellite attitude control systems stands as a critical aspect of ensuring the safety and success of space missions. Central to these systems, reaction wheels (RWs), despite being the most frequently used actuators, present a vulnerability given their susceptibility to faults—a factor with the potential to precipitate catastrophic failures such as total satellite loss. In light of this, we introduce a fault detection methodology grounded in deep learning techniques specifically designed for satellite attitude control systems. Our proposed method utilizes a Long Short-Term Memory (LSTM) model adept at learning temporal patterns inherent to both healthy and faulty system behaviors. Incorporated into our model is a torque allocation algorithm designed to circumvent specific velocities known to induce torque disturbances, a factor known to influence LSTM performance adversely. To bolster the robustness of our fault detection technique, we also incorporated denoising autoencoders within the LSTM framework, thereby enabling the model to identify temporal patterns in healthy and faulty system behavior, even amidst the noise. The method was evaluated using cross-validation on simulated satellite data comprising 1000 time series samples and across different fault scenarios, such as stiction and resonance at varying intensities (90%, 50%, and 30%). The results confirm achieving performance metrics such as Mean Squared Error for accurate fault identification. This research underscores a stride in the evolution of fault detection and control strategies for satellite attitude control systems, holding promise to boost the reliability and efficiency of future space missions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».