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    基于Web的數(shù)控卷板機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)

    發(fā)布時(shí)間:2018/12/29
      基于Web的數(shù)控卷板機(jī)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)利用Web數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),將故障診斷專家系統(tǒng)構(gòu)建于Web環(huán)境申,可以發(fā)揮Internet收集、共事知識(shí)和數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì),改善診斷專家系統(tǒng)的性能,擴(kuò)展并增強(qiáng)系統(tǒng)的功能,從而克服傳統(tǒng)液壓卷板機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)診斷規(guī)則收集困難、診斷能力低的弊端。
      1.故障診斷專家系統(tǒng)的總體狀況
      系統(tǒng)是基于Web、可視化、動(dòng)態(tài)、遠(yuǎn)程的液壓故障診斷專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋程序、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)接口和知識(shí)獲取6個(gè)部分組成,如圖1所示。
      
      圖1專家系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)
      動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)用于存放提取的過(guò)程特征數(shù)據(jù)以及診斷過(guò)程的記錄信息,如歷史數(shù)據(jù)表、臨時(shí)數(shù)據(jù)表、短期趨勢(shì)數(shù)據(jù)表、測(cè)點(diǎn)信息表等。知識(shí)庫(kù)用于存放故障診斷的故障樹、診斷規(guī)則庫(kù)、故障原因、檢測(cè)提示以及故障對(duì)策。推理機(jī)實(shí)施對(duì)問(wèn)題的整個(gè)求解過(guò)程的控制,它根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的當(dāng)前信息,將規(guī)則庫(kù)中的規(guī)則拿來(lái)匹配,然后利用適當(dāng)?shù)目刂扑惴ㄍ扑愠鼋Y(jié)論。解釋程序?qū)φ麄€(gè)故障診斷過(guò)程做出合理解釋。知識(shí)獲取可以使專家系統(tǒng)通過(guò)人機(jī)接口直接建立和修改故障診斷規(guī)則、補(bǔ)充和完善整個(gè)故障診斷系統(tǒng)。人機(jī)接口使故障診斷專家系統(tǒng)通過(guò)窗口、菜單、圖形可以進(jìn)行形象的故障診斷。其中,知識(shí)庫(kù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)都存儲(chǔ)在Web上的數(shù)據(jù)服務(wù)器端。采用三層B/S結(jié)構(gòu)模式,用戶通過(guò)瀏覽器請(qǐng)求訪問(wèn)服務(wù)器上的專家系統(tǒng)程序記憶動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端的數(shù)據(jù)。
      2.系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)
      知識(shí)庫(kù)的主體是故障事實(shí)和故障規(guī)則。故障事實(shí)可看做短期信息,這種信息在與用戶互相作用時(shí)可能會(huì)發(fā)生改變;而故障規(guī)則是長(zhǎng)期信息,能引導(dǎo)專家系統(tǒng)由已知的或新產(chǎn)生的事實(shí)推導(dǎo)出假設(shè)。專家系統(tǒng)的性能取決于知識(shí)庫(kù)的質(zhì)量,知識(shí)獲取過(guò)程的方法和可靠性也與知識(shí)庫(kù)密切相關(guān)。知識(shí)庫(kù)不同于常規(guī)的數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息具有一定的歷史性,而知識(shí)庫(kù)中的信息則既有過(guò)去的又有現(xiàn)在的。相比之下,知識(shí)庫(kù)中的事實(shí)是動(dòng)態(tài)的,知識(shí)庫(kù)中包含規(guī)則,卻總是在力圖填充缺少的信息。
      1)診斷故障樹診斷故障樹也即故障事實(shí)庫(kù)。它是以部件為依據(jù),通過(guò)分層列出部件的故障事實(shí)而形成的一種部件故障現(xiàn)象的樹形結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)按照機(jī)組主要構(gòu)成部件進(jìn)行分割,如攤鋪機(jī)可劃分為輸料系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、數(shù)控卷板機(jī)液壓系統(tǒng)、分料系統(tǒng)、液壓缸控制系統(tǒng)、自動(dòng)找平系統(tǒng)、振搗系統(tǒng)。對(duì)細(xì)分的構(gòu)件系統(tǒng)分別形成各自的故障樹結(jié)構(gòu)。
      2)診斷規(guī)則庫(kù)
      專家系統(tǒng)中知識(shí)表示的方式是產(chǎn)生式規(guī)則(Production Rules)。產(chǎn)生式規(guī)則是前因后果式表達(dá)模型,由兩個(gè)部分組成,前一部分稱為條件,如狀態(tài)、前提、原因等;后一部分則稱為結(jié)論,如活動(dòng)、后果等。前一部分語(yǔ)句用if(如果)做前綴,后一部分語(yǔ)句用then(則)做前綴,因此典型的產(chǎn)生式規(guī)則的格式如下:
      if[premises]
      then[action(s)]
      舉一條發(fā)動(dòng)機(jī)診斷領(lǐng)域產(chǎn)生式規(guī)則的實(shí)例:
      if[消耗過(guò)大,而且發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙,而且排氣管發(fā)出爆破聲]
      then[發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前時(shí)間小]
      規(guī)則的條件部分是本系統(tǒng)在向卷板機(jī)用戶提交問(wèn)題時(shí)的提問(wèn)部分,它存儲(chǔ)在知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。同一規(guī)則可能有好幾個(gè)條件,而這些條件之間在專家系統(tǒng)內(nèi)部處理時(shí)采取的邏輯關(guān)系是“與”的關(guān)系。例如,上例中把條件分解為三個(gè)部分:消耗過(guò)大,發(fā)動(dòng)機(jī)冒黑煙,排氣管發(fā)出爆破聲。只有這三個(gè)條件同時(shí)存在,導(dǎo)致的結(jié)果才是發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前時(shí)間小。
      每條單一規(guī)則的敘述是根據(jù)卷板機(jī)故障樹的節(jié)點(diǎn)層次來(lái)產(chǎn)生的,即每一故障樹節(jié)點(diǎn)都必須在規(guī)則庫(kù)中有相應(yīng)的規(guī)則與之對(duì)應(yīng)。故規(guī)則并不唯一,但樹節(jié)點(diǎn)是具有唯一性的。因?yàn)橥瑯拥墓?jié)點(diǎn)可能會(huì)有多個(gè)規(guī)則與之對(duì)應(yīng);鑒于計(jì)算機(jī)程序的需要,每條規(guī)則都有相應(yīng)的自然數(shù)序號(hào)與之對(duì)應(yīng)。下面以某攤鋪機(jī)的行走系統(tǒng)為例做簡(jiǎn)要闡述。如圖2所示是行走系統(tǒng)的故障樹結(jié)構(gòu),根節(jié)點(diǎn)以統(tǒng)一的工作異常為基本故障。這樣做是為了保證在故障診斷過(guò)程中,總有一個(gè)診斷對(duì)象“壓人”專家系統(tǒng)的問(wèn)題堆棧中。每個(gè)樹節(jié)點(diǎn)后面的數(shù)字即是規(guī)則條件的號(hào)碼。
      圖2行走系統(tǒng)的故障樹結(jié)構(gòu)與圖2中故障樹節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的規(guī)則條件如下。
      規(guī)則1條件:馬達(dá)速度出現(xiàn)急劇變化。
      規(guī)則2條件:補(bǔ)油壓力不在2.5~2.8MPa之間。
      規(guī)則3條件:輸入電信號(hào)不在0--5V之間。
      規(guī)則4條件:兩側(cè)馬達(dá)速度差異達(dá)3倍。
      規(guī)則5條件:電磁閥有動(dòng)作。
      規(guī)則6條件:電磁閥無(wú)動(dòng)作。
      規(guī)則7條件:補(bǔ)油壓力無(wú)或在1MPa以下。
      規(guī)則8條件:泵和管路有發(fā)熱、振動(dòng)或異響。
      規(guī)則9條件:補(bǔ)油壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)2.8MPa。
      3.系統(tǒng)推理機(jī)
      本系統(tǒng)根據(jù)專家系統(tǒng)原理,以系統(tǒng)提出問(wèn)題、卷板機(jī)用戶做出選擇的形式進(jìn)行診斷。
      本系統(tǒng)按照專家系統(tǒng)邏輯推理機(jī)制,采用正向推理方式和深度優(yōu)先的搜索方式。深度優(yōu)先搜索就是按照深度越大、優(yōu)先級(jí)別越高的原則在樹形中搜索終止節(jié)點(diǎn),基本思想是:從初始故障樹節(jié)點(diǎn)開(kāi)始,在其子節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行考察,若該節(jié)點(diǎn)有一條以上規(guī)則滿足,并且向下搜索系統(tǒng)滿足條件,則再在該子節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)中選擇一個(gè)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)考察,一直如此向下搜索。直到到達(dá)某個(gè)子節(jié)點(diǎn),該子節(jié)點(diǎn)中的任一規(guī)則都不滿足或向下搜索系統(tǒng)不滿足條件,才選擇其兄弟節(jié)點(diǎn)進(jìn)行考察。部件故障診斷的推理流程如圖3所示。
      
      4.系統(tǒng)知識(shí)獲取
      圖3部件故障診斷的推理流程
      知識(shí)獲取部分包括故障樹和規(guī)則庫(kù)兩部分卷板機(jī)知識(shí)的添加、刪除和修改。本系統(tǒng)采用面向領(lǐng)域?qū)<业囊环N直觀的知識(shí)獲取技術(shù),在開(kāi)發(fā)環(huán)境中建立了專門的編輯和輸入系統(tǒng),它使領(lǐng)域?qū)<铱梢灾苯雍鸵簤汗r故障診斷系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)打交道。隨著實(shí)際應(yīng)用的增加,該系統(tǒng)能夠不斷地積累液壓卷板機(jī)故障診斷的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),擴(kuò)充和完善知識(shí)庫(kù),從而在故障診斷的過(guò)程中不斷提高系統(tǒng)應(yīng)用的準(zhǔn)確性。
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