旋转机械转子智能故障诊断专家系统的研究与实现

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1、微机应,用旋转机械转子智能故障诊断专家系统的研究与实现与智能北京机械工业学院徐小力王涛化"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!((摘要：转子是旋转机械设备的核心部件，针对转子故障建立诊断专家系统进行研究。专家系统包括知识获取系统、知识库、推理机和输入输出系统。其中知识库和推理机构成了专家系统的核心。系统依据故障树的结构组织建立知识库，并在推理机中采用了深度优先搜索策略。专家系统采用面!!!!!向对象的程序设计方法，实现了对旋转机械转子系统常见故障的诊断。!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!""关键词：

2、转子系统故障树知识库推理机旋转机械中的转子是设备的核心部件，整个设备能否正常工作取决于转子能否正常运转。从总体上说，旋转机械的绝大多数机械故障都与转子及其组件（齿轮、轴承）直接相关，大约占!"#，而从其它地方能够发现的故障较少$%&，所以开展大型旋转机械转子系统故障诊断技术的研究是非常必要的。由于大型复杂系统在工业生产中的广泛应用，使得常规故障诊断技术越来越难以满足人们对大型复杂系统提出的可靠性要求，图#诊断系统的操作流程因此，智能诊断技术是大型复杂系统故障诊断发展’(系统的结构的重点方向。目前应用专家系统进行故障诊断已成为旋转机械故障诊断重要的发展方向$’&，因此有必专家系统通常包

3、括以下子系统：要开发一种旋转机械转子智能故障诊断专家系统。（%）知识获取系统：它把专家的知识经验转换成该系统能及时、准确地发现并排除转子的多种常见知识库的内容；故障，具有良好的推理诊断效果。（’）知识库：它存储了有关的知识经验和规则；（)）推理机：它根据一定的规则从已知条件出发%(系统概述推出特定的结论；旋转机械转子智能故障诊断专家系统是基于“故（*）输入输出系统：即用户与专家系统人机交互障诊断知识”的一种人工智能的故障诊断系统。它采的界面。用面向对象的知识表示方法来描述和存贮知识，根据专家系统中的知识库和推理机构成了专家系统该领域专家的经验知识对转子系统具体的故障模型的核心和关键。

4、因此系统实现主要从知识库的建立建立诊断知识库，并通过一致的推理机制根据用户的以及故障诊断推理机的推理过程来进行阐述。需求进行推理，得出最终的诊断结论。它的实质是应!"#知识库用大量专家的知识和推理方法求解复杂的故障推理知识库是专家知识、经验与书本知识、常识的存问题的一种人工智能计算机程序，使计算机能够以储器。智能诊断专家系统是基于知识的系统，知识库“思维”、“推理”的方式利用这些知识经验，解决特定在系统中占据着非常重要的地位。的问题。系统的操作流程如图%所示。’+%+%(知识的表示与组织结构,国家自然科学基金项目（项目编号：-")!-"%!）—%’—!""#$%&知识的表示是指用机器

5、表示知识的可行的、有障类型有&$类：即转子不平衡、转子弯曲、转子不对微机效的、通用的原则和方法，系统采用面向对象的概念中、油膜涡动、油膜振荡、旋转失速、喘振、转子与静应和技术来实现框架理论与语义网络相结合而形成的止件摩擦、转子过盈配合件过盈不足、转子支承系统用一种混合型知识的表示方法，它能充分表达领域知连接松动、密封和间隙动力失稳、转子具有横向裂纹与智识各方面的信息，根据实际需要进行修改和扩充。所等故障。每一种故障都有其自身的故障机理及特征。能有的知识对象按照相互之间的逻辑关系组成树形结故障征兆可以从)个振动特征（特征频率、常伴频化构，有利于知识库的管理和维护，提高工作效率。率、振动

6、稳定性、振动方向、相位特征、轴心轨迹、进通过树形结构进行故障分析是用于大型复杂系动方向、矢量区域）和*个敏感参数（速度、负荷、油统可靠性、安全性分析以及故障诊断的一个有力工温、流量、压力）来体现。通过以上故障类型、故障征具!"#。它将系统级的故障现象（称为顶事件）与最基兆以及它们与转子系统的逻辑关系建立具有树状结本的故障原因（称为底事件）之间的内在关系表示成构的故障树。在+,-.（知识管理工具）系统下所建树形的网络图，各层事件之间通过“与”、“或”、“非”、立的故障树结构如图"左半部分所示。“异或”等逻辑关系相关联。基于故障树模型，可以对!"!故障诊断推理机系统进行定性和定量分析，故

7、障诊断就是一个从观面向对象的知识表达机制在诊断推理中起着重测到的顶层故障现象出发、逐步向下演绎，最终找出要作用/其结构化特征有助于有效地组织和控制推对应的底层故障原因的过程。故障树模型是描述诊理行为0并且这种表达机制本身具有自动推理机制。断对象结构、功能和关系的一种定性因果模型，它体推理机是基于知识推理的计算机实现0其在本质上现了故障传播的层次性和子结点（即下层故障源）与可以看成是一个解释器，在推理过程中解释和执行父结点（即上层故障现象）之间的因果关系。系