故障诊断与专家系统

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1、《故障诊断与专家系统》作业题目：模糊数学在故障诊断中的应用学院信息与控制学院专业15控制工程姓名史凯学号20152283418任课教师李涛成绩故障诊断与专家系统1•故障诊断1.1故障诊断的定义利用各种检查和测试方法，发现系统和设备是否存在故障的过程是故障检测；而进一步确定故障所在大致部位的过程是故障定位。故障检测和故障定位同属网络生存性范畴。要求把故障定位到实施修理时可更换的产品层次（可更换单位）的过程称为故障分离。故障诊断就是指故障检测和故障分离的过程。系统故障诊断是对系统运行状态和异常情况作出判断

2、，并根据诊断作出判断为系统故障决策提供依据。要对系统进行故障诊断，首先必须对其进行检测，在发生系统故障时，对故障类型、故障部位及原因进行诊断，最终给出解决方案，实现故障决策。1.2故障诊断的主要任务故障诊断的主要任务有：故障检测、故障分离、故障估计及故障决策等。其中：故障检测是指与系统建立连接后，周期性地向下位机发送检测信号，通过接收的响应数据帧，判断系统是否产生故障；故障分离就是系统在检测出故障之后，通过分析原因，判断出系统故障的类型；故障估计是在前两部的基础之上，细化故障种类，诊断出系统具体故障部

3、位和故障原因，为故障决策做准备；故障决策是整个故障诊断过程中最后也是最重要的一个环节，需要根据故障原因，采取不同的措施，对系统故障进行排除。2•故障诊断系统的性能指标1）故障检测的及时性：是指系统在发生故障后，故障诊断系统在最短时间内检测到故障的能力。故障发生到被检测出的时间越短说明故障检测的及时性越好。2）早期检测的灵敏度：是指故障诊断系统对微小故障信号的检测能力。故障诊断系统能检测到的故障信号越小说明其早期检测的灵敏度越高。3）故障的误报率和漏报率：误报指系统没有出去故障却被错误检测出发生故障；漏

4、报是指系统发生故障却没有被检测岀来。一个可靠的故障诊断系统应尽可能使误报率和漏报率最小化。4）故障分离能力：是指诊断系统对不同故障的区别能力。故障分离能力越强说明诊断系统对不同故障的区别能力越强，对故障的定位就越准确。5）故障辨识能力：是指诊断系统辨识故障大小和时变特性的能力。故障辨识能力越高说明诊断系统对故障的辨识越准确，也就越有利于对故障的评价和维修。6）鲁棒性：是指诊断系统在存在噪声、干扰等的情况下正确完成故障诊断任务，同时保持低误报率和漏报率的能力。鲁棒性越强，说明诊断系统的可靠性越高。7）自

5、适应能力：是指故障诊断系统对于变化的被测对象具有自适应能力，并且能够充分利用变化产生的新信息来改善自身。以上性能指标在实际应用中，需要根据实际条件来分析判断哪些性能是主要的，哪些是次要的，然后对诊断方法进行分析，经过适当的取舍后得出最终的诊断方案。2.1故障诊断的方法近代故障诊断技术的发展已经历30年，但形成一门"故障诊断学”的综合性新学科，还是近几年逐步发展起来的，以不同的角度来看，有多种故障诊断的分类方法，这些方法各有特点。概括而言，故障诊断方法可以分成两大类：基于数学模型的故障诊断方法、基于人工

6、智能的故障诊断方法。1.基于输入输出信号的方法—基于数学模型的方法2.基于状态估算的方法3•基于过程参数估算的方法专家系统的方法基于人工智能的故障诊断方法——5.基于深知识的方法—6.基于深浅知识混合的方法7.基于案例的方法&基于神经网络的方法9.基于模糊数学的方法10.基于故障树的方法2.1.1基于专家系统的诊断方法基于专家系统的诊断方法是故障诊断领域中最为引人注目的发展方向之一，也是研究最多、应用最广的一类智能型诊断技术。它大致经历了两个发展阶段：基于浅知识领域专家的经验知识的故障诊断系统、基于深

7、知识诊断对象的模型知识的故障诊断系统。(1)基于浅知识的智能型专家诊断方法浅知识是指领域专家的经验知识。基于浅知识的故障诊断系统通过演绎推理或产生式推理来获取诊断结果，其目的是寻找一个故障集合，使之能对一个给定集合产生的原因作出最)包括存在的和缺席的(的征兆佳解释。基于浅知识的故障诊断方法具有知识直接表达、形式统一、高模组性、推理速度快等优点。但也有局限性，如知识集不完备，对没有考虑到的问题系统容易陷入困境；对诊断结果的解释能力弱等缺点。(2)基于深知识的智能型专家诊断方法深知识则是指有关诊断对象的结

8、构、性能和功能的知识。基于深知识的故障诊断系统，要求诊断对象的每一个环境具有明显的输入输出表达关系，诊断时首先通过诊断对象实际输出与期望输出之间的不一致，生成引起这种不一致的原因集合，然后根据诊断对象领(域中的第一定律知识)及其具有明确科学依据的知识他内部特定的约束联系，采用一定的算法，找出可能的故障源。基于深知识的智能型专家诊断方法具有知识获取方便、维护简单、完备性强等优点，但缺点是搜索空间大，推理速度慢。(1)基于浅知识和深知识的智能型专家混合诊断方