基于模糊Petri网融合推理的装备故障诊断技术研究.pdf

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1、762012年8月中国制造业信息化第41卷第l5期基于模糊Petri网融合推理的装备故障诊断技术研究刘雪霞。，谭业发，许君风。(1．中原工学院机电学院，河南郑州450007)(2．中国人民解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京210007)摘要：研究了模糊Petri网应用于故障诊断中的正向推理方法，针对某型工程装备液压系统故障的特点，建立了基于模糊Petri网的故障诊断推理模型，并以液压系统压力不足故障为例，探讨了正向推理方法在系统级故障诊断中的应用。实现了故障征兆的信息融合，该推理方法适用于现场的快速

2、故障诊断。关键词：模糊Petri网；信息融合；液压系统的故障诊断中图分类号：TP399文献标识码：A文章编号：1672—1616(2012)15-0076-03某型工程装备维修中心的统计数据表明，该型1融合推理诊断框架的构建工程装备故障的75％以上属于液压系统故障。可基于模糊Petri网融合推理的故障诊断是将传以说，该型工程装备液压系统的状态性能好坏，直感器、故障模型和人工经验等方式获取的故障信接影响到整机作业的效率和成败。为提高该型工息，经数据采集、特征提取和模糊化，得到故障特程装备的可靠性，发挥其遂

3、行工程保障的作战效征。采用一定的推理算法，结合故障征兆知识、诊能，本文针对部队的实际需求，基于现代故障诊断断知识和数据库中的信息，进行故障模型各层次的理论与技术，探讨模糊Petri网的融合推理在故障融合推理，实现系统级的故障诊断，最终输出诊断诊断系统中的应用。该融合推理诊断方法的实质结果。故障特征、特征提取和融合推理过程中的各是数据融合技术在专家故障诊断系统中的应用，也种实时数据、模糊化参数均存人数据库。是目前故障诊断领域研究的热点之一。与单纯的本文针对某型工程装备液压系统的故障，建立专家系统或数据融合

4、相比，该方法得到的诊断结果了基于模糊Petri网的故障诊断推理模型，如图1更具有系统性和准确性。所示。某工程装备故障妥¨{～一一一一＼／＼，＼特征提取，l缎融合诊断l、、推理l＼模糊化I级融合渗断推理’★／数据采集’、Ii缎融合诊断I二二、I推理I，数据f、、融合推理＼／⋯某型f：程装备诊断知l图1基于模糊Petri网的故障诊断推理模型收稿日期：2012—06—18基金项目：总装备部通用装备保障部资助项目作者简介：刘雪霞(1979一)，女，山东曹县人，中原工学院讲师，博士，主要研究方向为机械设计制造及自

5、动化。·应用研究·刘雪霞谭业发许君风基于模糊Iti融合推理的装备故障诊⋯⋯772融合推理诊断的实现的输人权重。模糊Petri网本身的网状结构特点，决定了其0(t，P)={}式中：0(t，P)为变迁到输出库所上输出关系，即规诊断推理过程实质是多种故障信息融合的过程。另外，由于某型工程装备液压系统的故障具有层次则的可信度集；*为变迁tj到输出库所P上的输出的可信度。性，所以可以采用多级融合推理的方法进行故障诊断]。M=[m。，in一，m]为定义在库所集合P上的标记向量，即库所的可信度；△=[A．，A，⋯，本

6、文采用基于模糊Petri网的正向推理作为融合推理算法，能够实现多种故障信息的完美结合，A]为定义在变迁集合71上的阈值向量。另外正向推理以矩阵运算为基础，能够减少推理时第二步，计算各个变迁输入库所可信度的加权和。问，实现故障的迅速、准确定位，可以满足现场实时诊断的需求。现以某型工程装备液压系统压力不G=J×足故障为例，研究模糊Petri网正向推理在故障诊式中G为变迁的所有输入库所可信度的加权和向断中的实际应用。量。第三步，判断各个故障变迁是否能够激发。E=G0△3某型装备液压系统故障诊断式中为激发故障变

7、迁集。采用正向推理，对某型工程装备液压系统故障第四步，将不能够激发的故障变迁对应的输入进行系统级的诊断，首先对正向推理过程进行研状态库所的加权值置为0。究。C=E⑧G3．1正向推理式中C为激发的故障变迁的输入库所的加权值向正向推理也可称为顺序推理，即按照故障原量。因／征兆的正向思维方式，把故障原因成立的条件第五步，激发满足激发条件的故障变迁，计算与诊断规则前提条件进行匹配，进而按照诊断规则故障变迁输出状态库所的新标记值。推理得到诊断结果；故障Petri网模型的正向推理M。=(0×C)⑧((D)XE)是充

8、分利用数学矩阵和极大代数的理论，进行并行第六步，计算当前可以得到的所有故障状态库推理，可以得到推理后系统的全部状态值。为了更所的标记值。好地描述正向推理的运算过程，定义如下几个代数M。=M星算子。第七步，若M#Mo，则Mo=M．返回第一步；直乘算子o：若M。=Mo，则推理结束，返回结果为M。。C=A⑧日岱c3．2装备液压系统故障诊断加法算子①：某型工程装备液压系统存在以下几种常见故D=AoBc=~d障：(1)液压系统压力故障；(2)液压泵故