变精度粗集模型在故障诊断专家系统中的应用

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1、第34卷第4中南工业大学学报(自然科学版)V.I34V.I.34Nn1J.CENT.SOUTHUNIV.TECHNOL.A,g.2N0!3变精度粗集模型在故障诊断专家系统中的应用张登峰.王执锉，李忠新(南京理工大学自动化系，江苏南京，210094)摘要:将变精度粗集模型应用于故障诊断专家系统的知识获取和知识库的更新;利用变精度知识约简和正则条件炫进行故障特征选择实现最简诊断知识的获取，以建立专家系统知识库;利用属性的相甘依柏性实现知识库的维护与更新滚动轴承故障诊断的实验结果表明。该方法有效地克服了传统规则

2、式故障诊斯专家乐统的不足，实现了故障诊断功能.关扭词:故阵诊断;VPRS模型:专家系统县信t.嫡中圈分类号:TP277;TP182文献标识码:A文童编号1005-9792(2003)04-0451-04日前，专家系统的故障诊断方法已获得广泛应性，决策属性对应故障类型或诊断结果.用，但诊断知识的获取是形成故障诊断专家系统的由于实际系统故障模式的出现具有随机性，这瓶颈，而且实际系统中得到的故障数据大多不完备，时采用R近似精度和依赖性度量时具有一定的局限使知识库的维护和更新比较困难〔‘·刽应用粗集性，无法体现知

3、识的统计规律特性t1.=因此，采用(RoughSet,即RS)理论可以有效地解决这一难题·正则条件墒度量约简后的条件属性子集对于故障分基本的RS模型理论在实际应用中存在一定的局限类的确定性，并评价每个条件属性“对决策属mD性，而变精度粗集模型(VariablePrecisionRough的重要性，实现故障诊断专家系统诊断规则知识的SetModel，即VPRS)可以克服其不足，实现整体上提取.优化的信息处理h1.在此，作者采用VPRS模型建定义1设S=(UXUD,V,f)为一个信息系立故障诊断专家系统，采用

4、正则条件嫡和信息嫡的统C卜一U/C一{二:，.二:，⋯，二。伪条件属性C在日重要性因子实现诊断知识的获取以建立知识库，依上导出的等价类.5的决策属性D的等价类D'=据相对依赖性因子对知识库进行维护和更新.U/D={y,yz,....v,}}，则在已知知识C‘时知识D.的正则条件摘为:1基本理论H=(D'}C)一艺P(s)·[艺P(y,}二).基本RS理论的主要思想是在保持分类能力不1092NY,}s,)]/logz(m).(1)变的前提下，通过知识约简，导出问题的决策或分类其中:P(y,}二)表示条件概率

5、;H。反映了决策属规则川.山于基本RS理论是严格按照等价类进行性D对条件属性C的信息依赖性分类的，因此，当应用到更广泛的对象数据集时，无对于信息系统S构成的决策表，设RCC,条件法保证有较理想的结果Iz(.VPRS模型在基本RS属性aEC-R，则定义在R中增加属性。后，u对于模型中引入分类误差精度R(0

6、时，q(a)的值越大，说明属性“具有于决策属性Q的9相对依赖性相同的最小条件属越大的识别嫡增量和越小的误识别概率。因而刘决策越重要.性子集.这里，条件属性对应故障诊断的故障特征属收稿日期:20030420裁金项目国防科技行业重点预研基金资助项目(40404070102)作者简介:张登峥(1973-),男，映西咸阳人，南京理工大学博上研究生，从事动态系统的故障检测诊断、智能控制技术等研究中南工业大学学报(自然科学版)第34卷2.2知识库趁立的VPRS模型方法2基于VPRS模型故障诊断专家系统采用VPRS模型

7、方法建立专家系统知识库，实际上是从实测的历史故障数据中进行知识获取的过的构造程，流程如图2所示.其知识获取步骤为:a.首先对采集到的原始数据采用适当的量化算2.1专家系统的结构法进行量化处理，再根据数据的完备性和样本分布基于VPRS模型的故障诊断专家系统结构见图确定合适的精度参数AI.该系统中原始数据库存放诊断对象的历史故障样b.对量化数据构造决策表，分析其数据的相容本数据等.数据量化预处理、量化数据库、决策表生性，即检查表中是否有相互矛盾的量化决策.成和知识简化处理单元为系统的知识获取模块，并c.运用V

8、PRS理论对决策表进行知识约简得接受更新数据库中的量化知识数据，用于知识库的出所有简化的特征属性子集，然后计算这些简化属更新与维护.简化知识库存放简化诊断规则等，推理性子集的正则条件嫡H}，选择Ho最小且条件属性机根据简化的诊断规则进行故障诊断推理.人机界最少的属性子集M并考察其对应的简化规则是否相容.若有不相容的规则，则从剩余的特征属性中依面包括人、机之间的信息交流和诊断结果的解释子次选择'7值最大者添加到M中，直到其相容为