基于贝叶斯网络的故障诊断与维修决策研究

《基于贝叶斯网络的故障诊断与维修决策研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于贝叶斯网络的故障诊断与维修决策研究FaultDiagnosisandMaintenanceDecisionBasedonBayesianNetwork■宋辉李昌平蔡忠春宋文波／空军航空大学摘要：深入研究了决策贝叶斯网络的构成和求解过程．分析了决策贝叶斯网络与期望诊断代价相结合获得最佳维修策略的方法，举例说明了该方法的有效性。关键词：决策贝叶斯网络；故障诊断：维修决策；温控系统Keywords：decision—makingbayesiannetwork；faultdiagnosis；maintena

2、ncedecision：temperatureconlmlsystem0引言随着高技术装备的发展，装备的组成构建越来越多，结构越来越复杂，自动化程度越来越高，对装备的故障诊断与维修保障提出了要求，但装备故障诊断与维修决策面临复杂性、相关性、不确定性等诸多问题。近年来备受关注的贝叶斯网络对于解决复杂系统不确定因素引起的故障具有很大的优势，被认为是目前不确定知识表达和推理领域最有效的理论模型之一。1决策贝叶斯网络决策贝叶斯网络是通过增加决策和效用节点实现贝叶斯网络的扩展，主要用于决策分析。相对于传统的决策树

3、，决策贝叶斯网络更适合于复杂问题的决策建模，其简练和压缩的表示形式易于突出决策的整体流程和关键问题，还使决策过程中各因素之间的影响和制约关系更加直观和清晰。1．1决簧贝叶斯网络的构成构成决策贝叶斯网络的有向无环图中有3种节点和4种弧。其中的3种节点是：决策节点、机会节点和效用节,-4,2I甄空维信与工程E田珊V-IAVIATIONMAINTENANCE占ENGtNEIcHING点。4种弧是关联弧、影响弧、信息弧和莫忘弧。决策节点表示决策者可选择的一组决策方案，是决策贝叶斯网络特有的一种节点，通常用方块节

4、点表示，如图l中的节点T和M。机会节点表示与决策问题相关的不确定性事件或随机变量，通常用圆圈节点来表示，如图l中的节点A、B、C和D。效用节点表示决策所带来的价值，决策者进行决策的追求便是价值最大化，通常用菱形节点来表示，如图l中的节点V。由机会节点指向机会节点或效用节点的弧称为关联弧，表示连接的两个节点之间的概率相关或函数依赖，如图l中的黝一口、C—D、彳一嘞C—y。由决策节点指向机会节点或效用节点的弧称为影响弧，表示连接的机会节点或价值节点取值受决策节点的影响，如图1中的弧丁一啸M—y。由机会节点指

5、向决策节点的弧称为信息弧，表示时间过程和决策之前决策者已知的信息，如图1中的弧8一膨阳D一^厶由决策节点指向决策节点的弧称为莫忘弧，表示下一个决策需要在前一个决策的基础上进行，多个决策之间要求严格的时序性，如图l中的弧卜地图1决策贝叶斯网络结构1．2决策贝叶斯网络的求僻过程决策贝叶斯网络是人工智能中的不确定知识表示的主要技术之一，是处理随机性问题的优秀工具，能够很好地对不确定性决策任务进行描述，清晰地展示决策中各种变量错综的相互关系，具有直观易理解的优点，同时其成熟的推理技术使得计算决策结果发生的概率相

6、对简单，能充分发挥其优势，为决策服务。根据决策任务的求解过程，分析贝叶斯网络的求解决策问题的过程，如表1所示。2维修策略优化维修策略优化就是根据当前的信息，通过贝叶斯网络概率推理获得最佳的操作建议，直到排除设备故障。析。利用贝叶斯网络模型进行推理可以使拓扑结构上任意一个节点的信息能够传给其他节点，而且信息可以在任意一点任何时候加入作为判据来进行推理更新，加入的信息越多，所得到的推理结果越准确。以涡轮后燃气温度T。异常为信息注入模型进行推理，其故障诊断和期望诊断代价如图5所示。各观测节点期望诊断代价分布如

7、图6所示，由推理结果能快速的判断各维修操作节点的期望诊断代价，为维修操作步骤提供了有利依据。4结论本文充分利用贝叶斯网络的优点，针对装备故障诊断中存在的问题，研究了基于贝叶斯网络的故障诊断与维修决策算法，通过对某型航空发动机温控系统构建决策贝叶斯网络，验证了基于决策贝叶斯网络故障诊断与维修决策优化的可性行。贝叶斯网络本身是一个研究热TI热电偶元件T．热电偶元件T6热电偶无件T，几卜Tt测试点接线盒I-g测试点TlL戢T。指标导广—1线束组件LT*I：j占_1：!∑皇丝皇塑l而瓦丽酝厕l测速反馈广———一

8、温度控制譬==：：：：司防喘调节器放大器ri匿暖历rL————一测速反馈l燃油流景调节器图5某型航空发动机温控系统工作原理图4温控系统决策贝叶斯网络34l嬲㈣照图5通过决策贝叶斯网络推理得到防喘调节系统诊断代价图6各观测节点期望诊断代价分布点，要将贝叶斯网络故障诊断与维修决策方法广泛应用到设备故障诊断与维修领域还存在大量的理论和技术问题需要进一步研究。衄参考文献[1】杨鹏，邱静，刘冠军．多故障诊断策略优化生成技术研究[J]．兵工学报，200