啟東市東方液壓件有限公司
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基于規則的軸向柱塞泵故障診斷專(zhuān)家系統
發(fā)布時(shí)間： 2018/1/16
　　引起軸向柱塞泵故障的原因較多，故障原因與故障癥狀之間并不一一對應。本節以scY14-1型軸向柱塞泵為診斷對象，設計軸向柱塞泵故障診斷專(zhuān)家系統。
　　1、系統各功能模塊
　　本系統由多級功能模塊組成，主模塊包括癥狀獲取模塊、知識庫管理模塊、診斷推理蝴塊、診斷解釋模塊和系統維護模塊，如圖1所示。
　　系統各模塊的主要功能介紹如下：
　　(1)癥狀獲取模塊：由自動(dòng)獲取和交互獲取兩項成。癥狀獲取模塊通過(guò)各種方式獲取診斷處理的有關(guān)信息，如從數據庫中自動(dòng)獲取，或通過(guò)人機交互的方式獲取。
　　
　　圖1故障診斷專(zhuān)冢系統功能示意
　　(2)知識庫管理模塊：由事實(shí)庫、規則庫、條件庫和結論庫組成。該模塊能為知識庫的建立和維護提供各種操作。借助于該模塊，用戶(hù)(只針對特權用戶(hù))可以方便地對事實(shí)庫、規則庫、條件庫和結論庫進(jìn)行輸入、修改、添加、刪除、瀏覽等操作。
　　(3)診斷推理模塊：該模塊只有一個(gè)規則推理項。系統根據獲得的癥狀信息，啟用有關(guān)規則進(jìn)行推理，最后給出可能的故障原因。
　　(4)診斷解釋模塊：由推理過(guò)程和中間結果兩項組成。該功能可以存儲初始的診斷信息和診斷推理過(guò)程中的各種信息，并對本身的推理過(guò)程做出解釋。
　　(5)系統維護模塊：由一般用戶(hù)和特權用戶(hù)兩項組成。一般用戶(hù)與特權用戶(hù)主要的區別就是一般用戶(hù)不能對知識庫進(jìn)行添加、刪除、修改等操作。
　　2．知識庫
　　SCYl4—1型軸向柱塞泵容易出現以下7種典型故障。
　?、俨慌庞突驘o(wú)壓力。
　?、谳敵隽髁坎蛔?。
　?、蹓毫Σ蛔?。
　?、墚惓０l(fā)熱。
　?、菡駝?dòng)噪聲大。
　?、掭S封漏油。
　?、邏毫Σ环€定，流量不穩定。
　　因此，對每種故障現象建立故障樹(shù)，分故障現象設計不同的知識庫。在人機對話(huà)推理過(guò)程中，選擇要診斷的典型故障現象，調用相應的知識庫，然后進(jìn)行推理，從而避免了推理過(guò)程中的“組合爆炸”。綜合考慮現有的知識表示方式及故障原因和故障征兆間的因果關(guān)系，確定采用基于規則的知識表示方式對故障及故障原因進(jìn)行數據結構的組織。產(chǎn)生式規則的表達形式是：if P then Q，或者卜Q(chēng)。其含義是：如果前提P被滿(mǎn)足，則可推出結論Q或執行Q所規定的操作。
　　以軸向柱塞泵“輸出流量不足”故障建立故障樹(shù)，如圖4—40所示。其中，頂事件A為“輸出流量不足”。中間事件：B1為“容積效率低”，B2為“產(chǎn)生氣穴”，B3為“產(chǎn)生氣泡”，C1為“泵內部零件磨損，泄漏嚴重”，C2為“泵裝配不良”。底事件1、2、3為引起B3的原因事件，4和5為引起C1的原因事件，6和7為引起C2的原因事件，8～18為引起B2的原因事件。
　　
　　圖2軸向柱塞泵“輸出流量不足”故障樹(shù)
　　設計知識庫時(shí)將創(chuàng )建事實(shí)庫、全局數據庫、規則庫、規則條件庫和規則結論庫5個(gè)庫。
　　事實(shí)庫用于存放所有故障、故障原因等文字性描述，并對每一條信息編碼，碼值以每個(gè)故障名稱(chēng)縮寫(xiě)為前綴，如FR001(圖2中的A)表示軸向柱塞泵輸出流量不足。
　　全局數據庫用于存放問(wèn)題的初始事實(shí)、推理得到的中間結論以及最后結果等。例如，軸向柱塞泵發(fā)生某故障，全局數據庫中有輸出流量不足(A)、產(chǎn)生氣泡(B3)等初始故障信息和事實(shí)，推理過(guò)程中得到的規則沖突集以及最終結論等。
　　規則庫存放每一條故障規則，并對每條規則進(jìn)行編碼，如FRRule001表示if A then B1等。由于此故障樹(shù)中只有或節點(diǎn)，不存在與節點(diǎn)，因此在拆分成故障樹(shù)時(shí)由或連接的父子節點(diǎn)，應拆分成對應子節點(diǎn)數目的幾條規則。例如，圖2中A與B1、B2、B3之間由或連接的父子節點(diǎn)，應拆分為規則：if A then B1，if A then 132，if A then 133。
　　規則條件庫中存放的是各條規則的條件部分，每個(gè)條件對應一條記錄。
　　規則結論庫中存放的是各條規則的結論部分。
　　3．推理機與系統
　　　
　　圖3　正向推理流程
　　推理就是根據一個(gè)或幾個(gè)已知的判斷，推導出另一個(gè)新判斷的思維過(guò)程。推理機是專(zhuān)家系統的核心部分。本專(zhuān)家系統采用正向推理策略，從已知的故障現象出發(fā)，依據知識庫中的知識，一步一步地推導出最終的故障原因。其推理流程圖如圖3所示。本系統的開(kāi)發(fā)采用面向對象的程序設計方法，利用Visual Basic結合Access數據庫來(lái)實(shí)現。如圖4—42所示是知識庫管理界面，用戶(hù)可以對知識庫進(jìn)行添加、修改、刪除、查詢(xún)等操作。用戶(hù)可以根據推理機設計的思路輸入故障現象，逐步找出導致故障發(fā)生的最終故障原因。
　　
　　圖4知識庫管理界面 四柱液壓機雙作用液壓缸方向控制回路故障的原因分析
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