船用PA6柴油机故障诊断专家系统知识库的设计.pdf

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1、第39卷第1期2010年2月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGV01．39No．1Feb-2010DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2010．01．023船用PA6柴油机故障诊断专家系统知识库的设计任长合1一。王国治2(1．中国人民解放军镇江船艇学院，镇江212003；2．江苏科技大学船舶与海洋工程学院，镇江212003)摘要：以PA6STC船用柴油机的状态监测与故障诊断专家系统开发为同标，构造专家系统知识库。诊断型知识采用-r框架结合产生式规则的表示方法，利用sQI。Server

2、作为开发r具。进行相关的数据库设计，使知识库和推理机相对独立，利用C++Builder开发友好操作界面，实现正向不精确推理。关键词：船舶；柴油机；专家系统；知识库；知识管理系统中图分类号：U664．121TK428文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)01—0075—03利用故障诊断专家系统早期预报柴油机故障的发生是降低事故发生率的重要手段。考虑到柴油机结构的复杂性，以知识获取、知识表示和推理为基础，将领域专家经验表示成知识并建立合适的知识库，是研发故障诊断专家系统的关键[1]。尤其是针对船用PA6STC

3、型这一国产新机型，目前尚无较成熟的故障诊断专家系统。作为状态监测和故障诊断系统的一部分，根据该柴油机的特点着重研究了专家系统知识库的设计以及推理过程的实现。1PA6船舶柴油机典型故障柴油机工作时，系统故障特征在传播过程中会发生一定的扭曲，加上传播路径不止一条等因素，可能造成原始故障表现为多个子系统故障，故障与症状问的关系十分复杂。通过分析柴油机各系统的故障现象及原凶，结合故障机理，确定某PA6STC型柴油机燃油系统、滑油系统、冷却系统(包括喷油器冷却系统)、进排气系统和启动过程的常见故障，并形成故障诊断流程图。对这些故障

4、机理的分析对确定系统主要监测哪些参数以及建立专家系统知识库具有十分重要的作用。下面以PA6STC柴油机“燃油进口压力降低”故障为例进行分析。收稿日期：2009—02—20修回日期：2009—07—23作者简介：任长合(1979一)，男，硕士，讲师。研究方向：船舶柴油机故障诊断。E-mail：53145842@qq．corn2知识库的组织2．1知识的获取知识获取的目的是通过计算机对专家的丰富知识加以收集和整理，在此基础上建立知识库。本系统在建立过程中，以某PA6STC柴油机使用说明书为基础，通过整理某船厂提供的使用维修记录

5、并与使用人员充分交流，获得系统初始知识。2．2知识库编辑和维护该知识库管理系统属于柴油机状态监测与故障诊断系统的一部分，但在整个系统开发完成之前，该知识库可以单独使用以便收集知识，并可以对其进行维护。在知识获取的过程中，难免有一些矛盾和冗余的规则存在，因此，初步建成知识库后，要对规则进行一致性、完整性和冗余性的检验[2]。开发了相关模块，片j户通过点击相应按钮，就可以很容易地实现这些校验。2．3故障诊断专家系统各类知识的表示该故障诊断专家系统的知识分为运行状态参数数据、事实和诊断型知识。其中运行状态参数数据采用了谓词逻辑

6、表示；事实数据采用模糊谓词描述含有模糊信息的事实。文中重点对诊断型知识的表示进行研究。考虑到柴油机本身各系统的特点，采用框架结合产生式规则作为诊断型知识的表示方式。主要考虑人的理解和计算机的实现。框架结合产生式规则组合表示方法的特点是先用框架把故障按柴油机各大系统分类，然后对不同的故障采朋规则来描述。这样集中了框架和规则表示的优势，克服了各自的不足，能清晰、全面地描述复杂的诊75第1期船海工程第39卷断知识，使系统求解过程更加明白、易懂，并且提高了系统的推理效率。以故障诊断流程图为基础，生成的柴油机进口燃油压力降低的广义

7、故障树描述框架见图1。框架名：燃油进

8、I压力降低F25类型槽：或fJ父结点槽：柴油机燃油系统故障。产结点槽：(F2．F6，F11．F14、F19)规则槽：R2、R3、R4、R5、R6方法槽：手动检查I‘框架名：F2框架名：丰滤器雎笼过大F6托架名：F19类型槽：或fJ类型槽：或

9、'J类型槽：或rJ父结点槽：F25父结，ii槽：F25父结点槽：F25子结ri槽：⋯⋯彤占点槽：仃7、F8)f电权t5撼：⋯⋯规则槽：⋯⋯规则槽：R12、R13规则槽：⋯⋯I框架名：滤器阻塞F7框架名：自硼箭先装置失效F4类型槽：叶父结点槽：主滤

10、器压差过大父2m■槽：主滤器压差过大一．结点槽：O子结点槽：0规则槽：0约束数据槽：贡献因T-'o．9约束数据槽：贡献Wr．0．8图1燃油进口压力降低广义故障树描述框架3知识库系统的构造及软件实现系统采用C++Builder作为前台程序开发工具，开发的用户界面友好、易操作，可以快速访问各个功能模块接口。采用SQLSe