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基于Web的數控卷板機液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng) |
| 發(fā)布時間：2018/12/29 |
基于Web的數控卷板機液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)利用Web數據庫技術，將故障診斷專家系統(tǒng)構建于Web環(huán)境申，可以發(fā)揮Internet收集、共事知識和數據的優(yōu)勢，改善診斷專家系統(tǒng)的性能，擴展并增強系統(tǒng)的功能，從而克服傳統(tǒng)液壓卷板機故障診斷專家系統(tǒng)診斷規(guī)則收集困難、診斷能力低的弊端。
1．故障診斷專家系統(tǒng)的總體狀況
系統(tǒng)是基于Web、可視化、動態(tài)、遠程的液壓故障診斷專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)由知識庫、推理機、解釋程序、動態(tài)數據庫、人機接口和知識獲取6個部分組成，如圖1所示。
圖1專家系統(tǒng)的整體結構
動態(tài)數據庫用于存放提取的過程特征數據以及診斷過程的記錄信息，如歷史數據表、臨時數據表、短期趨勢數據表、測點信息表等。知識庫用于存放故障診斷的故障樹、診斷規(guī)則庫、故障原因、檢測提示以及故障對策。推理機實施對問題的整個求解過程的控制，它根據數據庫中的當前信息，將規(guī)則庫中的規(guī)則拿來匹配，然后利用適當的控制算法推算出結論。解釋程序對整個故障診斷過程做出合理解釋。知識獲取可以使專家系統(tǒng)通過人機接口直接建立和修改故障診斷規(guī)則、補充和完善整個故障診斷系統(tǒng)。人機接口使故障診斷專家系統(tǒng)通過窗口、菜單、圖形可以進行形象的故障診斷。其中，知識庫和動態(tài)數據庫都存儲在Web上的數據服務器端。采用三層B／S結構模式，用戶通過瀏覽器請求訪問服務器上的專家系統(tǒng)程序記憶動態(tài)數據庫服務器端的數據。
2．系統(tǒng)知識庫
知識庫的主體是故障事實和故障規(guī)則。故障事實可看做短期信息，這種信息在與用戶互相作用時可能會發(fā)生改變；而故障規(guī)則是長期信息，能引導專家系統(tǒng)由已知的或新產生的事實推導出假設。專家系統(tǒng)的性能取決于知識庫的質量，知識獲取過程的方法和可靠性也與知識庫密切相關。知識庫不同于常規(guī)的數據庫，數據庫中的信息具有一定的歷史性，而知識庫中的信息則既有過去的又有現(xiàn)在的。相比之下，知識庫中的事實是動態(tài)的，知識庫中包含規(guī)則，卻總是在力圖填充缺少的信息。
1)診斷故障樹診斷故障樹也即故障事實庫。它是以部件為依據，通過分層列出部件的故障事實而形成的一種部件故障現(xiàn)象的樹形結構。本系統(tǒng)按照機組主要構成部件進行分割，如攤鋪機可劃分為輸料系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、數控卷板機液壓系統(tǒng)、分料系統(tǒng)、液壓缸控制系統(tǒng)、自動找平系統(tǒng)、振搗系統(tǒng)。對細分的構件系統(tǒng)分別形成各自的故障樹結構。
2)診斷規(guī)則庫
專家系統(tǒng)中知識表示的方式是產生式規(guī)則(Production Rules)。產生式規(guī)則是前因后果式表達模型，由兩個部分組成，前一部分稱為條件，如狀態(tài)、前提、原因等；后一部分則稱為結論，如活動、后果等。前一部分語句用if(如果)做前綴，后一部分語句用then(則)做前綴，因此典型的產生式規(guī)則的格式如下：
if[premises]
then[action(s)]
舉一條發(fā)動機診斷領域產生式規(guī)則的實例：
if[消耗過大，而且發(fā)動機冒黑煙，而且排氣管發(fā)出爆破聲]
then[發(fā)動機點火提前時間小]
規(guī)則的條件部分是本系統(tǒng)在向卷板機用戶提交問題時的提問部分，它存儲在知識數據庫中。同一規(guī)則可能有好幾個條件，而這些條件之間在專家系統(tǒng)內部處理時采取的邏輯關系是“與”的關系。例如，上例中把條件分解為三個部分：消耗過大，發(fā)動機冒黑煙，排氣管發(fā)出爆破聲。只有這三個條件同時存在，導致的結果才是發(fā)動機點火提前時間小。
每條單一規(guī)則的敘述是根據卷板機故障樹的節(jié)點層次來產生的，即每一故障樹節(jié)點都必須在規(guī)則庫中有相應的規(guī)則與之對應。故規(guī)則并不唯一，但樹節(jié)點是具有唯一性的。因為同樣的節(jié)點可能會有多個規(guī)則與之對應；鑒于計算機程序的需要，每條規(guī)則都有相應的自然數序號與之對應。下面以某攤鋪機的行走系統(tǒng)為例做簡要闡述。如圖2所示是行走系統(tǒng)的故障樹結構，根節(jié)點以統(tǒng)一的工作異常為基本故障。這樣做是為了保證在故障診斷過程中，總有一個診斷對象“壓人”專家系統(tǒng)的問題堆棧中。每個樹節(jié)點后面的數字即是規(guī)則條件的號碼。
圖2行走系統(tǒng)的故障樹結構與圖2中故障樹節(jié)點對應的規(guī)則條件如下。
規(guī)則1條件：馬達速度出現(xiàn)急劇變化。
規(guī)則2條件：補油壓力不在2.5～2.8MPa之間。
規(guī)則3條件：輸入電信號不在0--5V之間。
規(guī)則4條件：兩側馬達速度差異達3倍。
規(guī)則5條件：電磁閥有動作。
規(guī)則6條件：電磁閥無動作。
規(guī)則7條件：補油壓力無或在1MPa以下。
規(guī)則8條件：泵和管路有發(fā)熱、振動或異響。
規(guī)則9條件：補油壓力遠遠超過2．8MPa。
3．系統(tǒng)推理機
本系統(tǒng)根據專家系統(tǒng)原理，以系統(tǒng)提出問題、卷板機用戶做出選擇的形式進行診斷。
本系統(tǒng)按照專家系統(tǒng)邏輯推理機制，采用正向推理方式和深度優(yōu)先的搜索方式。深度優(yōu)先搜索就是按照深度越大、優(yōu)先級別越高的原則在樹形中搜索終止節(jié)點，基本思想是：從初始故障樹節(jié)點開始，在其子節(jié)點中選擇一個節(jié)點進行考察，若該節(jié)點有一條以上規(guī)則滿足，并且向下搜索系統(tǒng)滿足條件，則再在該子節(jié)點的子節(jié)點中選擇一個進行節(jié)點考察，一直如此向下搜索。直到到達某個子節(jié)點，該子節(jié)點中的任一規(guī)則都不滿足或向下搜索系統(tǒng)不滿足條件，才選擇其兄弟節(jié)點進行考察。部件故障診斷的推理流程如圖3所示。
4．系統(tǒng)知識獲取
圖3部件故障診斷的推理流程
知識獲取部分包括故障樹和規(guī)則庫兩部分卷板機知識的添加、刪除和修改。本系統(tǒng)采用面向領域專家的一種直觀的知識獲取技術，在開發(fā)環(huán)境中建立了專門的編輯和輸入系統(tǒng)，它使領域專家可以直接和液壓工況故障診斷系統(tǒng)的知識庫打交道。隨著實際應用的增加，該系統(tǒng)能夠不斷地積累液壓卷板機故障診斷的知識和經驗，擴充和完善知識庫，從而在故障診斷的過程中不斷提高系統(tǒng)應用的準確性。 |
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