液压挖掘机故障诊断专家系统的设计.pdfVIP

2010年第15期(总第103期) 液压挖掘机故障诊断专家系统的设计 1 2 张庆伟 张 盈 1.济南大学 山东济南 250022 2.济宁市公路管理局 山东济宁 272000 摘 要：近年来，为了满足复杂系统的诊断要求，诊断技术已开始进入一个新的阶段，即智能化诊断阶段。这是一种基于 专家知识和人工智能技术的诊断方法。通过专家系统和神经网络两种方法对故障诊断进行了研究。应用人工智能理论，开 发了液压挖掘机的故障诊断专家系统。对液压挖掘机的故障原理进行了全面的分析，建立了故障知识库，实现了实时状态 监测和故障诊断。 关键词：人工智能；状态监测；故障诊断；专家系统 液压挖掘机是非常复杂的机电液一体化的大系 统，并不断向着高速度、高功率、高可靠性、大型化 二、故障诊断专家系统的组成 的方向发展，这就造成液压挖掘机的故障维修非常困 专家系统（Expert System，简称ES）是一种具 难。本文提出用专家系统来诊断故障的方法，用这种 有专家水平的、基于知识的、智能化的计算机程序， 方法可以不用对挖掘机进行解体而进行故障诊断，可 是研究如何利用专家知识来解决某专门问题而建立的 以缩短挖掘机的故障停机时间，提高挖掘机的经济效 人机系统的方法和技术。本故障诊断专家系统的结构 益。 如图2所示，它包括6个部分：知识库、推理机、综合 数据库、人机接口、解释程序和知识获取程序。 一、故障诊断系统结构 液压挖掘机的故障诊断专家系统是一个集信号、 采集、工况分析、状态显示及故障诊断的多任务信息 处理系统，由下位机和上位机两部分组成，下位机完 成液压挖掘机的状态监测和数据采集功能，上位机 完成液压挖掘机的故障诊断功能。系统结构如图1所 示，该系统主要实现了液压挖掘机的运行状态在线监 测和离线故障诊断功能。 图1 系统构成 收稿日期：2010-03-07 作者简介：张庆伟，本科，在职硕士研究生，助理工程 师。张盈，本科，助理工程师。 图2 液压系统故障诊断专家系统结构图 58 E-mail:cmee@263.net 2010年第15期(总第103期) 1.人机接口 人机接口主要完成输入、输出和显示功能，输 入功能是指使用户和专家可以方便地向知识库添加知 识，输入人工排障指令、调用历史数据库中的指令、 调用显示模块的指令和修改指令等。显示功能是指显 示相应诊断模块的诊断结果，或以文字说明，或以图 表显示。 2.推理机 推理机是专家系统的组织控制机构，它根据当前 的输入数据（如机器运行过程中的各种征兆），运用 知识库中的知识，按一定的策略进行推理，以达到要 求的目标。在推理机作用下，一般用户能够如同领域 专家一样解决某一领域的困难问题。在本系统中，推 理机主要由逻辑推理1和人工神经网络两部分组成。 逻辑推理1主要包括含有一些有关征兆参数方面的逻 辑知识，逻辑推理1利用这些逻辑知识对所输入的数 据进行处理，从而得到人工神经网络的输入信号；人 工神经网络则通过它的结构中所包含的故障诊断知识 来实现从故障征兆到故障类型的映射。 3.解释程序 解释程序向用户解释系统的推理过程并回答用户 提出的问题，使系统具有透明性。系统在一次咨询结 束后主动询问用户是否想知道系统如何得出结论。若 用户要求解释，则系统从动态数据库中调出保存用过 的规则名去查寻知识库，并在屏幕上显示所采用规则 图3 故障诊断算法及信息流程图 的内容。本系统设计逻辑推理2，通过逻辑推理2对诊