装载机液压系统故障诊断专家系统研究

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1、第一章绪论第一章绪论§1.1课题研究背景、目的和意义近二十余年，我国的建设事业取得了长足的发展，随之而来工程建设领域和规模也不断扩大，建设要求日益提高。这种状况对工程机械的运行维护水平和故障诊断水平提出了越来越高的要求。工程机械的故障诊断水平在一定程度上反映了工程建设的水平，是衡量工程建设技术进步的重要标志之一。装载机是一种作业效率高、用途广泛的工程机械。装载机故障的很大部分是由于液压系统的故障引起，因此研究装载机液压系统的故障诊断可以提早发现故障征兆和故障原因，有利于及时排除故障和安全隐患，充分发挥装载机的最大效能，避免不必要的损失，对确保工程质量、加快

2、工程进度、提高经济效益有着十分重要的现实意义。目前，装载机液压系统的故障诊断方式主要还是传统模式，即经验法、逻辑诊断法、参数测量法、铁谱技术、振动测量等[1]。对于经验法和逻辑诊断法，只有经验丰富的维修人员才能胜任此项工作，而参数测量法、铁谱技术、振动测量等所用仪器、设备成本较高，所以这些诊断方法在使用中都具有一定的局限性。由于装载机液压系统的结构和信息传递过程越来越复杂，同时，装载机液压系统的故障又具有隐蔽性、变换性和诱发因素的多元性，因此发生故障的几率也随之增多，这使得对其故障快速诊断和处理提出的要求越来越高，单纯依靠传统的诊断方法已很难作出及时准确的

3、诊断。近年来，由于计算机技术、人工智能技术的迅速发展，专家系统作为人工智能的一个最活跃的分支，在液压系统故障诊断中的研究与应用，逐渐引起了人们的重视，并取得了一些成果。例如，哈尔滨工业大学的占兴群等基于人工智能液压系统故障诊断方法的研究[2]，重点对故障检测与诊断在液压系统中应用方法和实践进行了讨论；何泳生，魏晓峰等的关于拖拉机液压悬挂系统故障诊断模型的研究[3]，综述了液压设备状态监测和故障诊断技术的各类方法；上海高压油泵厂的戴伟基关于静液压传动的故障树分析[4]，吉林大学的徐进永等关于基于模糊故障树分析法的装载机液压系统故障诊断系统[5]。另外清华大学

4、、华中理工大学等也进行了广泛的研究。专家系统是研究、处理知识的系统，它以领域专家的知识为基础，解释并重新组织这些知识，使之成为具有领域专家水平、能解决复杂问题的智能计算机程序。利用专家系统进行故障诊断具有下列优点[6,7]：（1）有利于存储和推广专家的宝贵经验知识，克服维修诊断专家供不应求的矛盾；（2）集多个专家知识之所长，避免了个人解决问题时的偏见，使诊断结果更接近于实际；（3）不受时间、地点及人为因素的限制，可“全天候”、快速、准确地为用户服务；（4）借助解释功能，可以培训现场工作人员，尽快提高维修人员的业务水平。另外，当今计算机的普及，为推广专家系统

5、技术奠定了良好的基础。综上所述，由于专家系统满足复杂性和经验性这两个特点，将其应用于装载机液压故障诊断领域，能够帮助人们迅速有效地找到故障原因、部位及严重程度，充分发挥液压系统的作用。这样，才能满足液压技术迅速发展的要求，同时会产生明显的经–1–万方数据第一章绪论济效益，使诊断工作更加科学化、合理化，从而提高解决问题的准确性和效率。§1.2液压系统故障诊断技术研究故障诊断是一门综合性技术，它以可靠性理论、信息论、控制论和系统论为理论基础，以现代测试仪器和计算机为技术乎段，并结合诊断对象的特殊规律，逐步形成了一门新兴学科。由于液压系统是机、电、液耦合的复杂系

6、统，系统的故障也是由各方面因素综合影响的一个复杂问题。而且由于液压系统中的工作介质和液压元件都是在封闭的油路内工作，这也给液压系统的故障诊断带来了一定的困难。正是因为液压故障互相耦合的复杂性，人们把液压控制理论、信息理论和电子技术、传感器技术以及识别技术等互相结合起来，创立了很多新的液压故障诊断方法。回顾液压系统故障诊断技术的发展，大致经历了3个发展阶段：液压系统的主观诊断法、基于数学模型的故障诊断和基于人工智能的故障诊断。§1.2.1液压故障的主观诊断法主观诊断法是依靠简单的诊断仪器，凭借个人的实践经验，判别故障发生的部位及原因。显然，运用这种方法要求诊

7、断人员掌握丰富的故障机理知识和诊断经验，需利用系统或元件的结构、模型和功能等方面的知识，综合分析才能了解，并逐步积累。常用的一些故障诊断方法有感官诊断法、故障树分析、方框图分析、液压系统图分析等。文献[8]对此作了详细的讨论，为长期在现场从事故障诊断的液压技术人员提供了指导。液压系统的故障机理知识，可以定性地利用图形或表格等形式，直观地表示出来，如文献[9]中的方框图、鱼刺图分析法，文献[10,11]对主要液压元件（泵、马达、阀、液压缸）及辅助元部件的常见故障类型、主要征兆、主要原因及对策有详尽的列表。作为一种方便快捷的诊断方法，主观诊断法有它的可取之处；

8、然而，由于人们的感觉不同，判断能力和实践经验有差异，因而对所掌握的