探析化工过程模糊诊断专家系统的开发与实现

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1、华南理工大学硕士学位论文化工过程模糊诊断专家系统的开发与实现姓名：温艳芹申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：钱宇;李秀喜20030501摘要摘要随着计算机科学的发展、化工过程的自动化水平提高，现代化工生产的安全性得到了很大的提高，但是一旦发生事故，其后果却往往倍加严重。因此，化工过程的故障检测与诊断技术的研究越来越得到重视。本文以化工过程的故障诊断技术为研究重点．在模糊数学、面向对象的理论基础上设计并开发了一套适用于化工过程的模糊诊断原型专家系统，为进一步的实用化打下了良好的基础。本文首先介绍了专家系统的一般结构。接着详细介绍了专家系统的核心模块知识库、推理机相关

2、的常用结构和方法。针对化工过程专家知识的不确定性特点，将模糊理论应用于诊断知识的表达和推理，更准确的表达了模糊专家知识并实现了模糊推理。根据故障诊断过程的特性，考虑了化工过程广泛的故障传播现象．提出了一种面向对象知识库的新结构。推理机部分采用正，反混合推理机制，并在反向推理部分，提出一种基于模糊推理的启发式与，或树搜索算法，利用加权模糊推理得到的启发性信息指导搜索过程。在此基础上，开发了一套化工过程模糊诊断专家系统。与PCA监控程序集成后，和一个催化裂化(FCCU)装置的仿真系统连接，组成一个完整的故障诊断仿真案例对专家系统进行了性能测试。FCCU装置的故障诊断知识库是

3、基于流程机理、工厂操作规程和专家知识而建立的。通过几个故障诊断的实例验证了专家系统的有效性，能够迅速地定位跨设备传播的故障。关键词：故障诊断；专家系统；知识库；模糊推理；FCCU华南理工大学工学硕士学位论文Abstract、^，iththedevelopmentofcomputerscience．automationwasimprovedinchemicalprocess．Whileadoptingtheadvancedcontrolsystem，safetyofchemicalproductionwasguaranteedtosomeextent．Butoncethe

4、accidentoccurred，theconsequentresultwasevenworsethanever．Sofaultdetectionandfaultdiagnosisofchemicalprocessareattachedmoreandmoreimportance．Thetechnologyofdevelopingafuzzyexpertsystemforfaultdiagnosisofchemicalprocessisstudiedinthispaper．Thestructureandkeytechniquesofexpertsystemwereanal

5、yzedinthispaperfirstly．Commonmethodsofrepresentationofcertain／uncertainknowledgeandknowledgebasestructurewereintroduced．Thereasoningdirectionandreasoningstrategywereanalyzed．Basedonthosework，afuzzyexpertsystemforchemicalprocesswasimplemented．Anobject—orientedknowledgebasestructureisprese

6、nted，inwhichthefaultsourcewouldbelocatedsoon，andthefault·spreadprobleminchemicalprocesswouldbeovercome．Thefuzzyknowledgerepresentationandfuzzyreasoningmethodareusedtoaccuratelyrepresentthefuzzyknowledgeandtomaketheresultmorereasonable．Intheinferenceengine，theforwardandbackwardreasoningme

7、thodsarecombined．Inthebackwardreasoningpart，aheuristicand／ortreesearchstrategywaspresentedbasedOfffuzzyreasoning．Inthissearchstrategy,theheuristicinformationobtainedfromtheweightedfuzzyreasoningisusedtodirectthesearchpathandtoacceleratetheprovingspeed．Theprogramminglangua