模糊Petri网在某型舰炮系统故障诊断中的应用.pdf

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1、第39卷第5期2010年10月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGVOL39No．5Oct．2010模糊Petri网在某型舰炮系统故障诊断中的应用李万，王学军，黄善文(海军工程大学兵器工程系，武汉430033)摘要：用Petri网的变迁激活规则进行故障诊断推理，分析异常行为过程间的因果关系，根据变迁的可信度大小，找到一条最有可能产生已知故障的路径。以某改进型舰炮系统的一个实际故障诊断为例，针对其故障信息的不确定性和模糊性，给出模糊Petri网的故障诊断模型，结果表明该模型具有直观，知识表达能力强和易于推理的优点。。关键词：故障诊断；模型P

2、etri网模型；知识表达中图分类号：U674．73；TJ391文献标志码：A文章编号：167卜7953(2010)05—0219—03舰炮系统结构复杂，自动化程度高，大多为复杂电子设备。由电子设备的特性可知，其故障产生和传播是典型的动态行为过程，即一个异常状态的出现可能导致一系列后继状态的发生[1

3、。故障的发生具有并发性，当一个故障出现后，故障会沿着多条路径同时传播，或者会发生多个故障同时出现、同时传播的情况。因此。舰炮系统故障现象与故障原因之间不具有确定性的对应关系，在故障检测和诊断过程中，存在很大的不确定性和模糊性[z]。用普通Petri网建模方法

4、难以满足故障诊断的要求。基于此，将模糊产生式规则与Petri网相结合，定义模糊Petri网模型，利用其可分层的特点，将相对复杂的故障逐层细分，从而缩小诊断范围，推理出故障原因及可信度。1故障诊断模糊Petri网模型描述故障诊断模糊Petri网(fuzzypetri—net，FPN)由库所和变迁组成，分别用圆圈和竖线表示，将模糊产生式规则中的前提和结论都作为库所，而前提与结论之间的关系看作为一种变迁。FPN基本定义L}4J：定义1一个六元组FPN(S，T，F，0／，口，A)称为模糊Petri网，如果它满足下列条件：PN(Petrinet)一(S，T；F)

5、是一个Petri网收稿日期：2009-11-05修回日期：2009-12-09作者简介：李万(1986-)，男，硕士生。研究方向：火炮、自动武器与弹药工程技术E-mail：liwan3525083@16"3．corn(基网)；口是库所的信度映射，即口：S一[o，13；卢是变迁的信度映射，即卢：T-+[o，13；A是变迁的阈值映射，即A：■+[o，1]。在Petri网的图形表示中，库所Petri网用圆圈“o”表示，变迁tET用“-”表示，而流关系F则用一段有向直线表示。定义2设FPN(S，T，F，口，p，A)是一个模糊Petri网，令*￡={zI(z，￡

6、)∈F，t∈T)，t*={X(￡，z)∈F，tET)，*t和￡*分别为变迁的前集和后集。设tET，对Vz∈*t，如果口(z)>A(￡)，那么变迁￡可以发生，t发生后，库所的信度按以下规则变化f0sE州口7(s)一<口(．z)A口(jE)s∈t*【a(s)5硭*tUt*模糊产生式规则的基本形式为R1：ifdfthendj(CF，r)，式中：di、d，——一些包含模糊变量的命题，其隶属度定义在0到1间；CF．规则的置信度，其取值的大小反映规则成立的可信程度；广规则成立的阈值，当di成立的信度(又称规则强度)大于阈值时，规则才被激活。模糊产生式规则在基本变量

7、基础上有以下三种：R1：ifdithendk；R2：ifdiordithen巩；2】9第5期船海工程第39卷R3：ifdiand西thendk。其他几种推理规则是上述几种常用规则的综合，推理过程可表示成Petri网的形式，见图1。Ⅲ三潍三辫3搏墨d

8、∥弓?UdJp￥、。d-’dia,nd，—’dkd．Ud，‘’d。图lPetri网推理规贝02故障诊断模糊Petri网模型的推理模糊Petri网的推理是一种带有可信度的推理，以库所表示命题，以变迁的激发表示推理的进行，并设定每一个变迁有一个激发阈值，只有信度大于阈值时，变迁才可以被激发；否则变迁不被激发。推

9、理的规则也有可信度，其值越高，规则的可信度越高。在模糊推理中，需要对Petri网中每个库所建立一个能达到性集合RS，一个能立即达到性集合侬S和相邻位置集合AP。一般故障诊断的任务就是根据所出现的目标库所，寻找能导致目标库所的故障库所的过程，采用的是反向推理方法，即由观察到的某一故障现象寻求导致这一故障的原因。首先确定故障现象，即选定一个目标，然后在故障知识库寻找能推出该故障现象的规则集，按规则可信度的大小依次选取这些规则，如某条规则的前提与诊断数据库中的事实相符，则执行该规则，否则将该规则的前提作为子目标，递归执行刚才的过程，直到寻找到故障原因或没有找

10、到能导出故障现象的规则(宣告推理失败，转入系统学习机制)。3某型舰炮故障与报警的类型当机械、电