浅谈汽车发动机故障诊断专家系统

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1、浅谈汽车发动机故障诊断专家系统摘要：发动机是汽车的动力源，它结构复杂、故障率高且诊断困难，因此研究发动机故障诊断专家系统具有重要的意义。本系统是将神经网络、诊断树与传统专家系统的优点结合在一起开发的。神经网络具有学习功能，解决了传统专家系统知识获取困难的问题，并且还具有解释功能。诊断树的逻辑性强，具有较强的推理能力。将三者融合在一起，能更准确、更高效的进行故障诊断。关键词：汽车发动机；故障诊断；专家系统中图分类号：S219文献标识码：A0前言随着汽车技术的提高，汽车结构与功能日趋复杂和完善，尤其是计算机和控制科学在汽车上的广泛应用，改善了汽车的动力

2、性、经济性和排放性等。电子控制技术，一方面使汽车成为机、电、液一体化的高科技产品，另一方面对汽车故障诊断维修技术、维修软硬件的配置和维修人员的技术水平等提出了更高要求，迫切需要一种能指导汽车维修的智能系统进行故障部位定位，找出故障原因，指出维修建议。基于神经网络的汽车故障诊断专家系统融合数据库信息和多媒体技术，在计算机提示下，完成诊断和维修工作。1故障诊断系统国内外研究概况80年代初，出现了随车诊断系统，即第一代随车诊断系统0BD—1。自1994年以来，美日欧主要汽车制造厂家生产的电控汽车开始逐渐采用OBD—2第二代随车电脑诊断系统，它由美国汽车工

3、程学会SAE提出，经环保机构E队和加州资源学会认证各厂商按OBD—2提供统一的诊断模式和统一的诊断插座，只要通过一台仪器即可对各种车型进行诊断检测。产生故障时向驾驶员报警；为了扩充随车诊断的功能，80年代中后期开始研究多功能车外诊断系统。它是指利用通用或专用仪器对汽车电控系统进行检测和诊断，并通过仪表或显示器显示检测结果。车外诊断具有如下优点：通用性强;诊断功能可以及时扩充，提高诊断的效率和精度；扩大了诊断范围：可以对电控系统做主动干扰和控制，增强诊断功能;缩短了诊断设备和车辆的开发周期。缺点是：没有随车诊断那样诊断及时、方便。只有把二者结合起来，

4、互相补充，才能迗到好的效果。国内在基于知识的发动机故障诊断系统方面的研究较晚。1988年天津工程学院在PC机上用DBASE语言开发，以TURBE—PROLOG语言改写的汽车故障诊断专家系统，该系统以老解放汽油车为主要研究对象。1990年华中理工大学在PC机上用IQLISP语言和汇编语言开发了发动机故障诊断专家系统，约200条规则，90多个框架和100多个过程，能对十多个故障做出比较完整的诊断。南京大学在1998年开发的汽车故障维修专家系统的基础ABDES，运用基于CASE的推理模式，采用可视化编程手段，提供了一个可视化的知识获取工具，可以完成基本的

5、发动机故障诊断。这些系统普遍存在的问题是实用性差，知识库不完善，推理效率低，没有商业推广。2汽车故障诊断专家系统2.1基于行为的诊断系统思路是从具体到一般，从其工况状态的变化判断其故障属性。其基本手段是采用NN模块化方法，确保系统与诊断对象的实时交互。优点是在缺乏先验诊断知识情况下，通过交互作用，逐步学习进化，建立一个完善的诊断系统。其关键问题是故障行为征兆的自动获取、新故障自动识别和分类等。2.2基于NN的诊断系统应用丽处理信息，不需开发算法和规则，能极大地减少软件工作量，具有较强的知识获取、自适应和自学能力，较好的容错性，响应快及大规模并行分布

6、的非程序的大脑风格的信息处理功能，故NN故障诊断系统能克服传统专家系统存在的知识获取困难、匹配冲突、组合爆炸、推理速度慢等问题。但也存在一些缺陷，如诊断知识单一，只能进行数值化计算，忽视领域专家在长期实践中积累的经验知识；神经推理过程难以解释等。2.3基于规则的诊断系统以if-then的形式表示有关诊断对象的故障原因和征兆之间的对应关系，它的主要优点是系统高度模块化，具有较强的扩充性，且相对容易实现，适合于诊断知识组织。其缺点是过分依赖专家的经验知识，知识获取困难，知识台阶窄，系统较脆弱，利用浅层知识很难开发适用于动态系统且有足够深度和准确性的定性

7、知识库。2.4基于案例的诊断系统基本思想是将案例中各种隐含的指导思想抽取出来，用一些可量化的方式表示，形成知识库，通过搜索相似案例，调整相应维修方法，生成新的故障排除法。它的优点：无需显式的领域知识，降低了知识获取难度；系统是开放的，增量式学习。适用于难以表示成规则形式，而易表示成案例的领域。存在的难点：检索机制和案例组织方式的建立，案例是否包含所有的空间，案例特征的选择等。2.5基于模糊理论的诊断系统基本方法是建立故障与征兆的模糊关系，进行模糊逻辑推理。它有较强的结构性知识表达能力，适合处理不确定信息和不完整信息。但模糊知识获取困难，学习能力差。

8、3专家系统知识库的建立知识库是专家系统的核心部分，是推理的基础。构造知识库时，知识的表达方法选择至关重要，它不仅决定了知识