通用航空器故障诊断专家系统探究

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1、通用航空器故障诊断专家系统探究　　摘要：航空器不论是从结构还是系统的角度来分析都是非常复杂的，建立故障诊断专家系统即实现人机界面使诊断系统与专家交互。本文以ACCESS2007作为开发平台，采用ADO数据库访问技术、并借助VisualBasic建立可视化人机交互界面操作方式，完成故障诊断专家系统的开发。同时，本系统以训练机型塞斯纳172发动机抖动这一典型故障为例，验证了该系统良好的实用性，同时也说明了该系统具有通用性。关键词：通用航空器；专家系统；故障诊断0引言根据我国目前航空发展情况分析，未来通用航空

2、将迎来更为迅猛的发展，这也就给我们的通用航空维修提出了更高的要求。所以，为了航空器安全可靠的运行，减少和避免一般性事故和事故症候，尽可能的防止重大的飞行事故，必须加强对航空器的维护、检测工作。专家诊断软件系统可以让使用者通过人机界面与诊断专家系统进行交互，诊断系统根据使用者提出的问题需要运用专家系统知识库知识，通过分析推理后将故障判断反馈给工作人员。1专家系统概述专家系统（Expert9System，简记ES），也称为基于知识的系统，其基本设计思想就是利用计算机来模拟领域专家解决实际问题的工作过程，也就

3、是模拟人类专家如何运用其所掌握的知识或经验来解决问题的方法与步骤。而在设计故障诊断专家系统时，要求对被诊断系统提前就获得相对较为完备的知识表示。但由于在现代化的大型系统中，这种事先获得知识经验一般来说是较困难、甚至是不可能的，而且大量的诊断知识又必须根据被诊断对象元件的更新、替换等维护手段的记录而经常的进行修改，这就使得系统缺乏灵活性，这种问题的出现主要是因为诊断活动是建立在人类经验的基础上，而不是建立在被诊断系统行为或者其基本原理的基础上。因此，要将原有的专家系统与基于模型的诊断结合起来使用，才能发挥

4、其诊断迅速的优势。本文是在基于前人对专家系统基本结构和原理的研究，设计主要包括通用航空器故障知识库、知识库管理系统、人机界面、解释模块和故障现象事实库几个模块，其基本框架见图1所示：图1专家系统结构框架图2通用航空器故障诊断专家系统设计与实现2.1知识库知识库是专家系统的核心之一，本故障知识库以IO-360-L2A发动机典型故障树作为为模版，以Access92007软件作为平台来创建知识库框架。而知识的表示方法则采用产生式规则的表示方法，即利用产生式规则的“IF…THEN”形式表示内部关系，保证故障诊断

5、仅在一个或几个知识链表中进行，从而可以减少推理时的搜索范围，加快系统同理速度。2.2推理机推理机可以说是该专家系统的另一个核心，本系统在基于过程的基础上，模拟专家的实际经验和思维方式，以人机对话的形式对用户掌握的信息进行推理，并能与用户进行信息交互，进而得出结论并给出相应的建议等。根据关系数据库存储知识的结构特点，构造相应的关系数据库，并利用VisualBasic和Access2007结合实现可视化的操作。利用VisualBasic编写正向推理程序，并结合ADO方法对数据库进行访问与操作，在知识库中逐层

6、搜索，并将搜索内容显示出来。2.3人机界面人机接口是专家或者用户与系统进行相互交流的一个通道，本系统拟采用Visualbasic可视化对话框的形式来实现友好的人机界面构建。2.4知识库管理系统知识库管理系统是本故障诊断专家系统的另一个重要组成部分，本系统拟采用数据库访问技术ADO结合Visual9basic来创建对知识库的管理系统。即在前期的数据获取阶段，我们需要对故障树中的知识进行定性分析，并找出其中的最小割集，以便将故障树中能被吸收的事件出去，达到故障树简化的目的。而对于知识库的管理过程中，我们则对

7、于已经获取的知识进行一致性和完整性的校验，以防止错误的产生，并能保证与原知识库的相容性与一致性。同时，由于故障树本身的非封闭性，知识库的知识相容性也很强，所以在对知识库进行添加、删除和修改等操作时需要严格地按照知识获取流程进行，以保证与原知识库的相容性和一致性，防止规则冗余和冲突等问题的出现。2.5系统的通用性和扩展性本系统在设计过程中充分考虑了故障诊断专家系统的通用性，在系统的几大模块中，只有知识库的专业性较强，其他的模块都具有很强的通用性，可以不受专业的限制和影响，均可以照常运行。即如果将知识库更换

8、为其他的专业甚至其他领域（如大型机械故障诊断、汽车维修、民用航空器故障诊断等）的数据，系统也可直接对其进行故障诊断。同时，由于通用航空器本身是个复杂和庞大的系统，因此在有限的时间里不可能开发出很完善的专家系统，主要表现就是知识库内容不够充实，可以诊断的故障类型也很有限，但系统在初始设计时就充分考虑了扩展性，以便在后续的工作、使用过程中使系统逐渐趋于完善增强功能。3专家系统功能介绍9系统的人机界面是程序的重要部分，衡量软件是否友好的一个标准之