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基于Web的數(shù)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(shù)控卷板機液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)利用Web數(shù)據(jù)庫技術(shù),將故障診斷專家系統(tǒng)構(gòu)建于Web環(huán)境申,可以發(fā)揮Internet收集、共事知識和數(shù)據(jù)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(yuǎn)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(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)
  動態(tài)數(shù)據(jù)庫用于存放提取的過程特征數(shù)據(jù)以及診斷過程的記錄信息,如歷史數(shù)據(jù)表、臨時數(shù)據(jù)表、短期趨勢數(shù)據(jù)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(jù)數(shù)據(jù)庫中的當(dāng)前信息,將規(guī)則庫中的規(guī)則拿來匹配,然后利用適當(dāng)?shù)目刂扑惴ㄍ扑愠鼋Y(jié)論。解釋程序?qū)φ麄€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(shù)據(jù)庫都存儲在Web上的數(shù)據(jù)服務(wù)器端。采用三層B/S結(jié)構(gòu)模式,用戶通過瀏覽器請求訪問服務(wù)器上的專家系統(tǒng)程序記憶動態(tài)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端的數(shù)據(jù)。
  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(dǎo)專家系統(tǒng)由已知的或新產(chǎn)生的事實推導(dǎo)出假設(shè)。專家系統(tǒng)的性能取決于知識庫的質(zhì)量,知識獲取過程的方法和可靠性也與知識庫密切相關(guān)。知識庫不同于常規(guī)的數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)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(jù),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(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)按照機組主要構(gòu)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(shù)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(xì)分的構(gòu)件系統(tǒng)分別形成各自的故障樹結(jié)構(gòu)。
  2)診斷規(guī)則庫
  專家系統(tǒng)中知識表示的方式是產(chǎn)生式規(guī)則(Production Rules)。產(chǎn)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(jié)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(chǎn)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(lǐng)域產(chǎn)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(shù)據(jù)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(nèi)部處理時采取的邏輯關(guān)系是“與”的關(guān)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(dǎo)致的結(jié)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(jù)卷板機故障樹的節(jié)點層次來產(chǎn)生的,即每一故障樹節(jié)點都必須在規(guī)則庫中有相應(yīng)的規(guī)則與之對應(yīng)。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(yīng);鑒于計算機程序的需要,每條規(guī)則都有相應(yīng)的自然數(shù)序號與之對應(yīng)。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(jié)構(gòu),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(shù)字即是規(guī)則條件的號碼。
  圖2行走系統(tǒng)的故障樹結(jié)構(gòu)與圖2中故障樹節(jié)點對應(yīng)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(cè)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過2.8MPa。
  3.系統(tǒng)推理機
  本系統(tǒng)根據(jù)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(lǐng)域?qū)<业囊环N直觀的知識獲取技術(shù),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(lǐng)域?qū)<铱梢灾苯雍鸵簤汗r故障診斷系統(tǒng)的知識庫打交道。隨著實際應(yīng)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(jīng)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(yīng)用的準(zhǔn)確性。
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