柴油机故障诊断专家系统知识库设计

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1、柴油机故障诊断专家系统知识库设计一、前言柴油机是机-电-液等各种子系统组成的复杂机电设备，利用现代测试技术、信息处理技术、计算机技术和人工智能技术以及故障诊断技术对其进行不解体测试与诊断，准确确定柴油机发生故障的位置少类型，不仅可以减少人力、物力上损失，而且能使更多的维修人员具有该领域专家的分析判断柴汕机故障的水平［1-2］。因此把柴汕机领域专家诊断故障的经验输入计算机存储，并在其运行过程中模拟专家思维进行诊断分析，只须一般操作人员操作，就可以对柴汕机作出专家水准的诊断。以知识获収、知识表示和知识推理［3-4］为棊础，将该专业领域专家经验表示成知识并建立知识库，是研

2、究开发柴汕机故障诊断专家系统的关键因素。二、柴油机故障诊断知识获取柴油机故障诊断所需要的专业知识基础可以从专业著作、相关资料中得到，还可以同长期从事该专业领域的专家们对话或从专家们以往处理问题的实例中抽取专家知识选择合适的形式把整理好的专家知识存入知识库中。（一）故障诊断知识特点柴油机故障诊断专家系统需要的知识分为：用于故障诊断的知识；用于故障原因分析的知识和用于消除故障的知识。因此，在故障诊断专家系统中，应依据知识的特点来选择知识表示方式，而知识推理技术同知识表示方法有密切关系［5-8］。柴汕机故障诊断专家系统的知识貝有鲜明的领域特点，对知识运川的实时性要求很高，

3、即知识的表达方式和组织方式必须有利于实现快速推理。此外，运行状态的动态特性要求知识库要具有自学习功能。（二）柴油机故障分析一个系统屮所有可能发生的各种故障原因可以用具有一个欧氏向量S表示的集合，将柴汕机的典型故障类型写成集合形式，称为柴汕机故障类型集（简称故障集）式屮Si为一种故障类型，n为系统故障种类的总数。同样，由于这些故障原因所引起的各种症状，如温度的变化、斥力的波动、角度的变化等也能被定义为一个集合，并川一个欧氏向量X表示X=Q5尽…£}(2)式屮Xi为一种症状，m为系统症状种类的总数。在柴油机运行过程屮，可能出现“起动困难”、“功率不足”、“燃油消耗大”等

4、典型故障。作为诊断柴汕机的前提，运行状态参数的取值是连续的，这些参数对规则结论（故障状态）的影响程度没有一个明显的界限。为保证柴油机参数监测与诊断的合理性和指导的可靠性，必须对这种动态特性及其测量的不确定性进行合理考察和描述。在广泛搜集和听取柴汕机领域专家经验的基础上，结合柴汕机的理论知识与运行环境的实际情况，得到图1所示的柴汕机典型故障与相应症状的联系。空代曲清部罐窒进吒段餐淤代歧耆用力谀數&动系统故障泄漏转速址数燃油滤構器污损严MttHlx力逮敷嬪袖朮故体淞箱内煥枕不足喷油泵故障喷油爲故障水泉枚障冷却水Sliftft冷却慕觥严駅池M水撤热誥玻徐冷却水压力读數水敵

5、热器水就広足卄福器故除MttJK力谀数机油佞矗油机油亲故障机油說度滾欽机油惟消越壊塞机油曲压阀故禺气虹敏障机泊冷却器故障燃油压力渎数二）评放烬r加色匕二帀油泯贋好i［匕二^速系统疣图1柴壮机的典星故障与相应择状的麻系示意图圮动困难功來不肚燃蒯消耗大哎油机过谢（三）运行状态参数模糊处理采用隶屈函数和相关分析的方法进行运行状态参数模糊处理，即不确定性知识的量化处理。定义如下两种隶属函数。升型即当参数取值越大时，参数对故障状态的影响程度越大0xCh降型即当参数取值越大时，参数对故障状态的影响程度越小1X<<7

6、Hfx）ax<

7、xa2式（3）、式（4）中x为参数值；al、a2分别为柴油机专家提供的该参数的阈值。还可根据需要扩充实用隶属函数，并不断修正各运行参数。同一种参数对柴油机不同故障类型的影响方式不同，应采取不同的隶属函数。三、故障诊断专家系统综合型知识表示故障诊断专家系统的知识分为运行状态参数数据、事实、诊断型知识和元知识等4类。（一）运行状态参数数据运行状态参数数据可以川谓词逻辑表示为谓词名（对象，〈时间，>数值）其中〈…〉为可选项，有时间因素的数据可选此项。例如：“10min前柴机转速1500r/min”表示为databefore（“柴油机的转速”,10,1

8、500）（-）事实用模糊谓词描述含有模糊信息的事实，模糊谓词逻辑用四元组表示为谓词名（对象，属性，模糊值，隶属度）例如事实：“机油温度太高，隶属度0.95”，表示为Fact（“机油”,“温度”,“太高”,0195）（三）诊断型知识诊断型知识采用产生式规则表示，最初形式为IF规则条件部分（条件1,条件2,条件n）THEN结论运行状态故障诊断知识的模糊性十分显著，为了恰当描述这种模糊性，必须对产生式规则加以改进。例如“喷油泵损坏”的故障症状集为F油泵损坏二{（柴油机冒黑烟，0.5）,（柴油机功率过小，0.3）,（废气温度低，0.2）}可用产生式规则表示为1F（柴油机