基于PNN的发动机PT燃油系统故障诊断

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1、设管理&维修技术EquipmentManagement＆MaintenanceTechnologyR●—一M■■■C●一M●■■基-~-PNN的发动机PT燃油系统故障诊断FaultDiagnosisofPTFuelSystemBasedonProbabilisticNeuralNetwork邓士杰，崔翔，王东，DENGShi一_iie，CUIXiang，WANGDong。1．军械工程学院，河北石家庄0500032．解放军国际关系学院，江苏南京2100393．解放军理工大学野战工程学院，江苏南京2100071．OrdnanceEngineeringCollege

2、，Shijiazhuang050003，Hebei，China2．PLAUniversityofInternationalStudy，Nanjing210039，Jiangsu，China3．SchoolofFieldEngineering，PLAUniversityofSicence&Technology，Nanjing210007，Jiangsu，China【摘要】针对传统故障诊断方法的局限性，提出了基于PNN的故障诊断方法，并以发动机的Pr燃油系统为例，进行了故障诊断研究：通过与常用的BP神经网络进行对比试验，验证了基于PNN的故障诊断方法的有效性。【A

3、bstract】Aimedatthelimitationsoftraditionalfaultdiagnosismethods，anewmethodbasedonProbabilisticNeuralNetworkwasputforward．ThePTfuelsystemwastakenasanexampletoconducttheresearchonfaultdiagnosis．ThevalidityofthismethodwasconfirmedbytestsandthecomparisonwithBackPropagationNeuralNetwork【

4、关键词】概率神经网络；燃油系统；故障诊断；模式识别【Keywords】ProbabilisticNeuralNetwork；fuelsystem；faultdiagnosis；patternrecognition中图分类号：U415．5文献标志码：B文章编号：1000-033X(2013)02-0081-030引言1概率神经网络原理Vl"燃油系统是美国康明斯发动机公司的专利．目前1989年，概率神经网络由SpechtD．F博士首次提出。已广泛应用于各种大型工程机械中。作为发动机的核心它是一种基于Bayes分类规则与Parzen窗的概率密度函数组成部件，燃油系统

5、的特性直接影响着发动机的工作估计方法发展而来的并行算法_4_，是一类结构简单、训练过程和性能指标．是改善发动机排放、降低油耗和提高性简洁、应用广泛的人工神经网络_5_。基于PNN的故障诊断，能的关键部件[]。因此，研究燃油系统的故障诊断，对实质是利用PNN模型强大的非线性分类能力，将故障样保证工程机械发动机安全、稳定、可靠地运行具有非常重本空间映射到故障模式空间中。从而形成一个具有较强要的意义。容错能力和结果自适应能力的诊断网络系统_6_。PNN结构由于PT燃油系统故障现象和故障原因之间是明显主要由输入层、模式层、求和层、输出层组成，其基本结构的非线性关系．用

6、人工方法难以从症状中查出故障．而神如图1所示。经网络技术的出现为故障的模式识别提供了有力手段。与常用的BP神经网络相比，PNN的主要优点如下。PNN是由径向基函数网络发展而来的一种前馈型神经网(1)训练速度快。由于PNN需调节的参数少，不需要络，其理论依据是贝叶斯最小风险准则(贝叶斯决策理确定隐层数、隐层中的神经元等网络结构，比较容易使论)，PNN作为径向基网络的一种，适合于模式分类。基用，因而大约比BP神经网络快5个数量级．其训练时间仅于此，本文利用PNN实现对PT燃油系统的故障诊断．通过仅略长于读取时间。MATLAB仿真试验，取得了满意的应用效果。(2)只

7、要有足够多的训练数据，不管分类问题多么81设备管理&维修技术EquipmentManagement&MaintenanceTechnology眯姆求5432lBP神经网络与其对比。其预测结果如图7所示。从结果可霎以看出，BP神经网络未能将测试样本的第3个数据进行0500l000l500200025003000转速／(r·min)正确分类，由此可见PNN的预测效果或泛化能力优于BP(a)正常情况神经网络。舌茑10：orL—亡二二=二一．5001000l500200025003000转速／(r·min‘。)(b)PT泵进油油路堵塞圈4不同状态下压力随转速变化的曲线

8、田I∈的故障波形。为了从波形数据里方便