基于可拓规则推理的故障诊断方法

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1、2016年3月第42卷第3期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMarch2016V01．42No．3http：÷}bhxb．buaa．edu．CB、buaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2015．0166基于可拓规则推理的故障诊断方法文天柱，许爱强8，王怡苹(海军航空工程学院科研部，烟台264001)摘要：针对产生式规则推理方法存在的推理效率低、知识获取困难以及难以用

2、于多故障诊断等问题，研究基于可拓规则推理的故障诊断方法。首先将基元理论和产生式规则相结合，得到可拓规则的基元表示；然后给出可拓规则匹配度计算公式，并提出按前件基元类型和属性数据类型不同对可拓规则进行分层匹配，对所有匹配成功的可拓规则，提出先删减再排序的冲突消解策略，在算法分析中讨论可拓规则推理的时间复杂度；最后通过应用案例说明可拓规则表示、匹配、推理和冲突消解的全过程，结果表明该方法适用于机载设备的多故障诊断。关键词：可拓学；规则推理；故障诊断；规则匹配；)中突消解中图分类号：V240．2；TPl82文献标识

3、码：A文章编号：1001—5965(2016)03．0506加8故障诊断技术是提高复杂军用装备综合保障能力的关键技术，目前普遍采用故障树和故障字典等方法，虽然它们使用简单，易于工程实现，但也存在受人工干预影响、不具备学习和推理能力等弊端⋯。基于知识的故障诊断技术是目前的研究热点，其中知识表示和推理是解决问题的关键，现有的知识表示方法主要包括产生式规则、案例、框架和语义网络等旧1。其中基于产生式规则的知识表示方法以其结构简单、语法清晰和语义自然等优势在故障诊断领域得到广泛关注，如文献[3]采用基于规则的正向推理

4、，通过故障模式分析和故障树设计等手段，构建大型无人机电源系统的故障诊断专家系统；文献[4]运用规则推理与Hash算法相结合的综合推理方式构建航电设备的故障诊断专家系统等。但由于军用装备的结构越来越复杂，诊断知识越来越丰富，使得产生式规则不能描述结构性知识的缺点越来越突出。将可拓学与产生式规则相结合，不仅能够形式化地描述结构性知识和不确定知识，使知识表示更完善，还能够运用可拓逻辑进行可拓推理，减小传统逻辑推理对知识完整性要求高的限制。采用传统逻辑推理时，推理规则一旦确定就不能修改，但在诊断过程中，经验知识常常是

5、不完备的，即使采用不确定性推理"1，也存在缺乏变通性和创造性的弊端，而以可拓展性为基础的可拓推理，在形式化和模拟人类思维的变通性等方面是一种具有创造力的推理方法∞1，因此采用可拓推理可以使推理方式更灵活、智能化程度更高。文献[7]研究了基于可拓规则的故障诊断专家系统推理机，文献[8]研究了基于可拓规则和案例推理的混合专家系统，文献[9]研究了基于Web的可拓专家系统，但它们在推理机中都采用顺序匹配，推理效率低，而且没有研究冲突消解策略，不适用于解决多故障诊断问题，为此，本文首先给出可拓规则表示的一般形式；然后

6、设计可用于多故障诊断的可拓规则推理方法；最后通过应用案例收稿日期：2015-03-24；录用日期：2015-06-19；网络出版时间：2015-08-0314：23网络出版地址：www．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20150803．1423．004．html基金项目：总装武器装备预研基金；“泰山学者”建设工程专项经费{通讯作者：Tel．：0535-6635482E-mail：hy—xuaiqiang@163．tom引用格式：文天柱，许爱强，王怡苹．基于可拓规则推理的故障诊断方

7、法ⅣJ．北京航空航天大学学报，2016，42(3)：506—513．WENTZ，XUAQ，WANGYP．Fauhdiagnosismethodbasedonextensionrule—basedreasoningUJ．JouroalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42f3)：506-513(inChinese)．第3期文天柱，等：基于可拓规则推理的故障诊断方法507说明采用可拓规则推理解决故障诊断问题的全过程。瓦七(c。(TE．ER))

8、为可拓规则ER在变换r下的可拓故障率，其中变换T=(丁Ⅳ，咒，％。)。1可拓规则表示2可拓规则推理产生式规则的一般形式为P叶Q，其含义是如果前件P被满足，则可推出结论Q或执行Q所规定的操作，也可记为ifpthenQ。将产生式规则的前件P和后件Q用基元表示得到可拓规则的一般形式为ER：MP_+Mo(1)式中：M，=PCplUpIcp2勘p2：和MQ=QcqI秽q1cq2秽q2：Cpm却P爪JLCqn秽