故障诊断专家系统介绍
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汽车发动机故障诊断专家系统的设计
库 来 存 储 这 些 知 识 ， 此 基 础 上 构 建 一 个 专 家 系统 采 用 一 个 好 的 推 理 ， 以保 障 系统 的诊 断 质 量 。 理 的 知 识 库 设 在 可 合 计 和 有 效 的 推 理 方 法 使 得 该 系统 效 果 较 好
关键 词 ： 家 系统 ： 动机 故 障诊 断 ； 识表 示 ： 专 发 知 推理
车 维修 领域专 家 的知识 及 大量 实际 维修经 验进 行汇 总和 提炼 ，
是 能 模 拟 汽 车 维 修 专 家 来 进 行 诊 断 的 计 算 机 智 能 系 统 。 算 机 计
机 求解 问题 提供 了所需 的 知识 。 知识 库 管理 系统负 责对知识 库 中的知识 进行 组织 、 维护 、 检索 等 。 家 系统 中其它任 何部分 都 专 要 与知识 库发 生联 系 ， 都必 须通 过知 识库 管理 系统来 完成 。 （） ４ 数据 库及 其管 理系 统 。数据库 又称 “ 黑板 ” “ 、 综合数 据 库 ” 。 于存 放 用户 提供 的初始 事实 、 等 用 问题描 述 以及 系统运 行 过程 中的 中间结果 、 最终结 果 的工作 存储器 。
答案 。
（） ３ 知识 库 （ ｎｗ ｅ ｇ ａｅ 及管 理系统 。 Ｋ ｏ ｌｄ ｅＢ ｓ ） 知识库 是知识 存
储 的 空 间 ， 储 领 域 内 的 原 理 性 知 识 、 家 的 经 验 知 识 及 有 关 存 专 的事 实 等 。知 识 库 的 知 识 来 源 于 知 识 获 取 机 构 ， 时 又 为 推 理 同
此 保证 发 动机正 常工 作显 得尤 为重要 。但 是 ， 动机 工作 环境 发 恶劣 ， 因此故 障率 较高 。 汽车故 障诊 断技 术 ， 在汽车 不解 体或 是
关键 词 ： 家 系统 ： 动机 故 障诊 断 ； 识表 示 ： 专 发 知 推理
车 维修 领域专 家 的知识 及 大量 实际 维修经 验进 行汇 总和 提炼 ，
是 能 模 拟 汽 车 维 修 专 家 来 进 行 诊 断 的 计 算 机 智 能 系 统 。 算 机 计
机 求解 问题 提供 了所需 的 知识 。 知识 库 管理 系统负 责对知识 库 中的知识 进行 组织 、 维护 、 检索 等 。 家 系统 中其它任 何部分 都 专 要 与知识 库发 生联 系 ， 都必 须通 过知 识库 管理 系统来 完成 。 （） ４ 数据 库及 其管 理系 统 。数据库 又称 “ 黑板 ” “ 、 综合数 据 库 ” 。 于存 放 用户 提供 的初始 事实 、 等 用 问题描 述 以及 系统运 行 过程 中的 中间结果 、 最终结 果 的工作 存储器 。
答案 。
（） ３ 知识 库 （ ｎｗ ｅ ｇ ａｅ 及管 理系统 。 Ｋ ｏ ｌｄ ｅＢ ｓ ） 知识库 是知识 存
储 的 空 间 ， 储 领 域 内 的 原 理 性 知 识 、 家 的 经 验 知 识 及 有 关 存 专 的事 实 等 。知 识 库 的 知 识 来 源 于 知 识 获 取 机 构 ， 时 又 为 推 理 同
此 保证 发 动机正 常工 作显 得尤 为重要 。但 是 ， 动机 工作 环境 发 恶劣 ， 因此故 障率 较高 。 汽车故 障诊 断技 术 ， 在汽车 不解 体或 是
故障诊断专家系统及发展趋势
可能 引 起一 系列 连锁 反 应 ， 导敛 整 个过 程 不 能 常 运 行 ， 共 至会 造成 重 大 的损 失 此 ， 故 障 诊断 的婴 求 也越米 对 越 高 。 一方 面 ， Ｉ 能 技术 近 年来 得到 很 大发 展 ， 一 人 智 知 的 ＾ 障 诊断 专家 系统 成 为 前研 究 和 应 ＿ 的一 殳 ｝ ＿ ｝ ｊ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｑ ｉ ｍｅ ｔｂ ｃ ｍｅ ｌ ！ ｎ ｒ ｏ ｌｘ ｗｉｈ ｔ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ．Ａｎ ｔｄ ｐ ｎ ｓ ｏ ａ ｌ ｅ ｅ ｕ ｐ ｎ ｅ ｏ ｓ Ｉ Ｏ。 ａ ｄ ｍｏ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｔ ｈ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｌ ｅ ｄ ｉ ｅ ｅ ｄ ｎ ｆ ｕｔ ｄ ａ ｎ ｓｓ ｍｏ ｅ ａ ｄ ｍｏ ｅ Ｔｈ ａ ｅ ｓ ｕ ｓ ｓ ｆ ｕ ｔｄ ａ ｎ ｓ ｓ ｅ ｐ ｒ ｓ ｓｅ ｎ ｔ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｉｇ ｏ ｉ ｒ ｎ ｒ ． ｅ ｐ ｐ ｒｄｉｃ ｓ ｅ ａ ｌ ｉ ｇ ｏ ｉ ｘ ｅ ｔ ｙ ｔ ｍ ａ ｄ ｉ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ） ．Ａｎ ｓ ｃ （ ｄ
国内外 的发展现状 、 应用情况及其发展趋 势。 关键 词 ： 障诊断 ； 故 人工智能 ； 专家系统
中图分类号 ：Ｐ ９ Ｔ３１
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ２ ２ ３ （０ ６ １ — ０ ６ ０ １０ — ３ ３ ２ ０ ）１ ０ ２ — ３
Ｐｒ ｇ ｅ ｓａ ｄ Ｐｒ ｓ ｅ ｔ ｆＦａ ｌ ａ ｎ ｓｓＥｘ ｅ ｔＳｙ ｔ ｍ ｏ ｒ ｓ ｎ ｏ ｐ ｃ ｓｏ ｕ ｔＤｉ ｇ ｏ ｉ ｐ ｒ ｓ ｅ
ｌ 前
言
（） １数据 库
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国内外 的发展现状 、 应用情况及其发展趋 势。 关键 词 ： 障诊断 ； 故 人工智能 ； 专家系统
中图分类号 ：Ｐ ９ Ｔ３１
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ２ ２ ３ （０ ６ １ — ０ ６ ０ １０ — ３ ３ ２ ０ ）１ ０ ２ — ３
Ｐｒ ｇ ｅ ｓａ ｄ Ｐｒ ｓ ｅ ｔ ｆＦａ ｌ ａ ｎ ｓｓＥｘ ｅ ｔＳｙ ｔ ｍ ｏ ｒ ｓ ｎ ｏ ｐ ｃ ｓｏ ｕ ｔＤｉ ｇ ｏ ｉ ｐ ｒ ｓ ｅ
ｌ 前
言
（） １数据 库
故障诊断专家系统在电子设备冷却装置中的应用
第４ 期
郭建 等 ： 障诊 断专家系统在电子设备冷却装置中的应用 故
・７・ ２
该冷 却装 置故 障形 式 可 分 为 ： 缩 机故 障 、 压 水 泵故 障 、 机 故 障 、 ＃水 阀 故 障 、 风 １ ２＃水 阀 故 障 、
出现 时 ， 压 缩 机 故 障 ， 算 机 总 是 表 达 “ 缩 机 如 计 压 故 障” 没有进 一 步 的 分 析 定 位 。人 的 思 维则 是 在 ，
系统 设定 值时 ， 运行 空气一 水常规 换 热模 式 ； 当环境 温度 高 于 系 统 设 定 值 时 ， 行 压 缩 机 制 冷 系 统 。 运
该冷却 装置 原理如 图 １所示 。
图 １ 冷 却 装 置 原 理 图
收 稿 日期 ：０ ０１ －０ ２ １—１３
作 者简 介 ： 建 ， 程 师 ， 要从 事 特 种 制 冷 设 备 及 冷 却 系统 的研 制 工 作 。 郭 工 主
摘 要 阐明故障诊断专家系统的原理、 知识库的建立及检索方法， 介绍其在电子设备冷却装置的设计与应用。
关键词
专家系统 ； 故障诊 断； 电子设备 ； 冷却
Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｌ ａ ｎｏ ｉ ｘ ｒ ｙ ｔ ｍ ｎ ｏ ｌｃ ｔｏ ｆ ｆ ｕ ｔｄｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｐｅ ｔｓ ｓ ｅ ｉ ｔ
（ ｆｉ ｎ ｒ ｌ ａ ｈｎ ｒ ｓ ａｃ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｈｅ ｅ Ｇｅ ｅ ａ ｃ ｉ ｅ ｙＲｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ｉ ｔ） Ｍ ｔ
ＡＢ Ｔ Ｓ ＲＡＣＴ Ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｔ ｅ ｒｎ ｉ ｌ ，ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｎ ｏ ｋ ｏ ｅ ｇ ａ ｅ ｎ ｅ ｒｅ ａ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｈ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｓ ａ ｌ ｍｅ ｔ ｆ ｎ ｗｌ ｄ ｅ ｂ ｓ ａ ｄ ｒ ｔ ｉｖ ｌ ｓ
煤矿机电设备故障诊断技术及专家系统构建
总 第 １５期 ４
ｄｉ１． ９９ ｊｉ ｎ １０ ２ ９ ．０ ０ ．３ ｏ：０ ３６ ／．ｓ ．０ ５— ７ ８ ２ １． ９ ０ １ ｓ １
煤 矿 机 电设 备 故 障诊 断 技 术及 专 家 系统 构 建
李 ｆ ， ｔ 李金 华 ．
（ 潞安集 团 司马煤 业公 司， 山西 长治 ０７０ ） ４ １５
了广泛 应 用。
１ 设备 故障诊 断技术 及专家 系统概 述
故 障诊 断 技术 是 以可 靠性 理论 、 息论 、 制论 信 控 和 系统 论 为理 论基 础 ， 现代 测试 仪 器 和计 算 机 为 以 技 术手 段 ， 结合 各 种 诊 断对 象 （ 统 、 备 、 器 、 系 设 机 装 置 、 程结 构 以及 工 艺 过 程 等 ） 工 的特 殊 规 律 逐 步 形 成 的一 门新 技术 ， 主要 包括 检查 和 发现 异 常 、 断故 诊 障 状态 和部 位 、 分析 故 障类 型 、 出诊断 决 策方 案及 提 诊 断结 论 四个 基 本 环 节 。其 基 本 原 理 是 根 据 机 械 、
摘
要： 应用现代信息技术 和人工智能建立设 备故 障诊 断系统 ， 步实 现状态维 修和 预知维 修 ， 逐 是煤矿企
业保证安全生产 、 降低生产 成本 的重要途径之 一。分析了煤矿机 电设备 故障诊 断技术 ， 对设备故 障诊 断专
家系统 的构建进 行了探讨 。 关键词 ： 煤矿设备 ； 故障诊 断； 专家 系统
２ 煤矿机 电设备诊 断专家系统 的构建
煤 矿机 电设 备诊 断专 家 系统是 利用各 种 类型 的 诊断 知识 通过 对 监测 到 的信息进 行 分析 、 处理 ， 对设 备运 动状 态进 行判 断 和推 理 的软件 系统 。一 旦设备
ｄｉ１． ９９ ｊｉ ｎ １０ ２ ９ ．０ ０ ．３ ｏ：０ ３６ ／．ｓ ．０ ５— ７ ８ ２ １． ９ ０ １ ｓ １
煤 矿 机 电设 备 故 障诊 断 技 术及 专 家 系统 构 建
李 ｆ ， ｔ 李金 华 ．
（ 潞安集 团 司马煤 业公 司， 山西 长治 ０７０ ） ４ １５
了广泛 应 用。
１ 设备 故障诊 断技术 及专家 系统概 述
故 障诊 断 技术 是 以可 靠性 理论 、 息论 、 制论 信 控 和 系统 论 为理 论基 础 ， 现代 测试 仪 器 和计 算 机 为 以 技 术手 段 ， 结合 各 种 诊 断对 象 （ 统 、 备 、 器 、 系 设 机 装 置 、 程结 构 以及 工 艺 过 程 等 ） 工 的特 殊 规 律 逐 步 形 成 的一 门新 技术 ， 主要 包括 检查 和 发现 异 常 、 断故 诊 障 状态 和部 位 、 分析 故 障类 型 、 出诊断 决 策方 案及 提 诊 断结 论 四个 基 本 环 节 。其 基 本 原 理 是 根 据 机 械 、
摘
要： 应用现代信息技术 和人工智能建立设 备故 障诊 断系统 ， 步实 现状态维 修和 预知维 修 ， 逐 是煤矿企
业保证安全生产 、 降低生产 成本 的重要途径之 一。分析了煤矿机 电设备 故障诊 断技术 ， 对设备故 障诊 断专
家系统 的构建进 行了探讨 。 关键词 ： 煤矿设备 ； 故障诊 断； 专家 系统
２ 煤矿机 电设备诊 断专家系统 的构建
煤 矿机 电设 备诊 断专 家 系统是 利用各 种 类型 的 诊断 知识 通过 对 监测 到 的信息进 行 分析 、 处理 ， 对设 备运 动状 态进 行判 断 和推 理 的软件 系统 。一 旦设备
故障诊断专家系统介绍
我国故障诊断工作者也积极探索专家系统的应用研究， 国家在“七·五”和“八．五”期间也列有这方面的攻关课 题，取得了—些进展，但目前总的情况是实验室研究较多， 现场条件下的实际应用、特别是成功的应用实例并不多见。
故障诊断专家系统
人工神经网络
一、概述
1.定义及特点 2.目前的应用情况
x1 w1
i
二、基本原理
故障诊断专家系统
(3) 诊断型(Diagnosis)专家系统 这类系统根据输入 信息推断出处理对象中可能存在 的故障，如计算机 硬件故障诊断系统DART、核反应堆故障诊断系统 REACTOR、感染病诊 断与治疗系统MYCIN、旋 转机械故障诊断系统EXPLORE-EX、透平机械故障 诊断专家系统TUBMAC等。
(9) 控制型(Control)专家系统 这类系统能自动控 制系统的全部行为，通常用手生产过程的实时控 制，如维持钻机最佳钻探流特征的MUD系统、 MVS操作系统的监督控制系统YES／MVS等。
(10) 教育型(1nstruction)专家系统 这类系统能诊 断并纠正学生的行为，主要用于教学和培训，多 为诊断型和调试型的结合体，如GUIDON和 STEAMER等。
故障诊断专家系统
人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。
2) 产生式系统的基本组成 一个典型的产生式专家系统通常由规则库(RuleBase)、
x1
y1
x1
y1
x2
x2
y2
xn
yn
xn
yn
单层前 向网络
多层前 向网络
故障诊断专家系统
人工神经网络
一、概述
1.定义及特点 2.目前的应用情况
x1 w1
i
二、基本原理
故障诊断专家系统
(3) 诊断型(Diagnosis)专家系统 这类系统根据输入 信息推断出处理对象中可能存在 的故障，如计算机 硬件故障诊断系统DART、核反应堆故障诊断系统 REACTOR、感染病诊 断与治疗系统MYCIN、旋 转机械故障诊断系统EXPLORE-EX、透平机械故障 诊断专家系统TUBMAC等。
(9) 控制型(Control)专家系统 这类系统能自动控 制系统的全部行为，通常用手生产过程的实时控 制，如维持钻机最佳钻探流特征的MUD系统、 MVS操作系统的监督控制系统YES／MVS等。
(10) 教育型(1nstruction)专家系统 这类系统能诊 断并纠正学生的行为，主要用于教学和培训，多 为诊断型和调试型的结合体，如GUIDON和 STEAMER等。
故障诊断专家系统
人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。
2) 产生式系统的基本组成 一个典型的产生式专家系统通常由规则库(RuleBase)、
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单层前 向网络
多层前 向网络
汽车发动机故障诊断专家系统设计
随 着 电 子 控制 装 置 在 汽 车 工 业 中 的 广 策 略 对 当前 出 现 的 故 障 现象 在知 识 库 中进 发 生 的 故 障 状 态 作 为 故障 分 析 的 目标 ， 然 泛运用 ， 汽 车 发 动机 的 结 构 有 较 大 的改 变 ， 行识 别或选取 ， 得 出相 应 的 产 生 该 故 障 的 后 寻 找 直 接 导 致 这 一 故 障 发 生 的 全 部 因 其 技 术 也 日趋 复 杂 。 汽车零部件多、 相 关 影 原 因 及 其 处 理 方 法 。 解释模块专 门负责 向 素 ， 再 找 出 造 成 下 一级 事 件 发 生 的全 部 直 响大， 故障 形 式 多样 ， 对 汽 车 发 动机 进 行 故 用 户 解 释 专 家 系 统 的 行 为 的和 结 果 。 障诊断 ， 尤 其 是 一些 疑 难 故 障 ， 依 靠 传统 手 段来 判 断 故 障 的 诊 断 方 法 已显 示 出较 大的 ２ 发 动机故障诊断专家 系统 的实现 局 限性 ， 导致 故障 定位 不准 ， 维 修 时 间较 ２ ． １ 知识库 的获 取和建 立 长 ， 故 采 用 汽 车 发 动 机 故 障 诊 断 以 提 高快
速 性、 经 济 性 和 可 靠 性 就 成 了 越 来 越 迫 切
的需求 。 而 人 工 智 能 及 计 算 机 技 术 的 发 展 专 家 系 统程 序 能 够 利 用 这 些 知 识 进 行 正确 的 问 题 。 本 系 统 通 过 人 机 界 面 获 取 故 障 现 也 为 汽 车 故 障 诊 断 技 术 的 发 展 奠 定 了 基 的 推理 和 决 策 ， 较 快 地 解决 问题 。 发 动 机 故 象 并 将 其 读 入 寄 存 器 中 ， 系统 采 用 问 诊 的 础 ， 国 内外 对 汽 车 故 障 诊 断 专 家 系统 进 行 障 诊 断 所需 要 的专 业 知 识 可 以 从 相 关 资料 方 式 询 问规 则 中 的 条 件 ， 通 过 这 些 故 障 现
专家系统发展综述
专家系统发展综述专家系统是领域的一个重要分支，自20世纪60年代初以来，已经经历了数十年的发展。
本文将对专家系统的发展历程、基本概念、应用领域以及未来趋势进行综述。
一、专家系统的发展历程专家系统的发展可以追溯到1965年，当时美国科学家Feigenbaum提出了基于规则的专家系统概念。
随后，在1970年，Feigenbaum和Stuart Russell合著的《专家系统》一书出版，标志着专家系统的正式诞生。
在此之后，专家系统经历了快速发展和广泛应用，逐渐成为了人工智能领域的重要支柱。
二、专家系统的基本概念专家系统是一种智能计算机程序，它利用计算机技术和人工智能理论，模拟人类专家解决问题的思维过程，为用户提供专业领域的咨询和服务。
通常情况下，专家系统包括知识库和推理机两个核心组成部分，其中知识库用于存储领域专业知识，推理机则用于根据已有知识进行推理和解决问题。
三、专家系统的应用领域1、医疗领域：医生专家系统可以帮助医生进行疾病诊断和治疗方案制定。
例如，基于医学知识的智能问诊系统，可以根据患者症状和病史，进行初步诊断和用药建议。
2、金融领域：金融专家系统可以帮助银行、证券公司等金融机构进行投资决策、风险管理等方面的工作。
例如，基于金融市场数据的智能投顾系统，可以根据市场行情和投资者风险偏好，制定个性化的投资策略。
3、交通领域：交通管理专家系统可以帮助交通管理部门进行交通流量规划和调度指挥。
例如，基于路网信息的智能交通管理系统，可以根据实时交通信息进行路况预测和交通调度。
4、教育领域：教育专家系统可以帮助教师进行教学辅助和学生学习辅导。
例如，基于学科知识的智能教育辅导系统，可以根据学生的学习需求和学科水平，提供个性化的学习资源和教学方案。
四、专家系统的未来趋势1、知识库的构建与更新：随着知识爆炸的时代到来，专家系统的知识库需要不断更新和优化，以适应领域发展的需要。
因此，如何高效地进行知识获取、整理、表达和更新将成为未来研究的重要方向。
网络故障诊断解决专家系统
网络故障诊断与解决专家系统摘要：为了使系统能够高效地对各种复杂网络进行管理,本文提出了基于产生式的故障诊断专家系统。
归纳总结了网络故障的知识范围,构成故障知识库。
在该知识库的基础上采用故障定位向导程序进行推理,实现管理和诊断网络故障。
关键词：网络故障诊断专家系统定位向导层次推理中图分类号：TP722 文献标识码：A IX)I：10．3964／j．issm 1000-0593(2010)06—1628-06Network faults diagnosis and resolution of expert systemDENG Peng( Department, City, City Zip Code, China)Abstract：In order to manage all kinds of complex network efficiently ,fault diagnose Expert Database System based on production system is introduced in this paper. In this system ,network fault knowledge is collected and fault knowledge database is set up. Fault detecting guide is designed for managing and diagnosing network fault。
.Key words：Network fault detection ;Expert system ;Fault detecting guide ;Level reason专家系统（Expert System, ES），也称基于知识的系统（Knowledge Based System，KBS），是人工智能（Artificial Intelligence，AI）的一个新的分支，也是发展最快的一个分支。
专家系统概述
– 建立知识编辑器，把领域知识“传授”给专家 系统，建立知识库。
– 系统自身具有学习能力，能从系统运行中总结 出新知识，使知识库越来越丰富，完善。
➢ 具有灵活性
– 知识库—推理机分离。
2.专家系统的基本特征
➢ 具有透明性
– 透明性：是指系统自身及其行为能被用户所理 解。
– 解释机构：向用户解释它的行为动机及得出某 些答案的推理过程。
➢ 常规程序是精确的；专家系统不精确、模糊的。 ➢ 专家系统具有解释机构； 常规程序没有。 ➢ 常规程序与专家系统具有不同的体系结构。
4. 专家系统的分类
• 按专家系统的特性及处理问题的类型分类。
(1)解释型：从所得到的有关数据，经过分析、推理， 从而给出相应解释的一类专家系统。
• 特点：必须能处理不完全，甚至受到干扰的信息， 并能对所得到的数据给出一致且正确的解释。
1. 什么是专家系统
• 它是一个智能程序系统； • 它具有相关领域内大量的专家知识； • 它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的
思维水平。 • 专家系统是一种具有大量专门知识与经验的智能 程序系统，它能运用领域专家多年积累的经验和 专门知识，模拟领域专家的思维过程，解决该领 域中需要专家才能解决的复杂问题。
– 详细设计要求完成的工作
• 进行模块化设计 • 模块间的界面要清晰，便于通信 • 便于实现
8. 专家系统的开发过程
• 知识获取
– 与领域专家交谈，抽取所需知识，掌握专家处 理问题的方法、思路
– 查阅有关文献、获得有关概念的描述、参数 – 对获得的知识进行分析、比较、归纳、整理、
找出知识的内在联系、规律 – 对所得知识进行检查 – 对确定下来的知识用总体设计时确定的知识表
– 系统自身具有学习能力，能从系统运行中总结 出新知识，使知识库越来越丰富，完善。
➢ 具有灵活性
– 知识库—推理机分离。
2.专家系统的基本特征
➢ 具有透明性
– 透明性：是指系统自身及其行为能被用户所理 解。
– 解释机构：向用户解释它的行为动机及得出某 些答案的推理过程。
➢ 常规程序是精确的；专家系统不精确、模糊的。 ➢ 专家系统具有解释机构； 常规程序没有。 ➢ 常规程序与专家系统具有不同的体系结构。
4. 专家系统的分类
• 按专家系统的特性及处理问题的类型分类。
(1)解释型：从所得到的有关数据，经过分析、推理， 从而给出相应解释的一类专家系统。
• 特点：必须能处理不完全，甚至受到干扰的信息， 并能对所得到的数据给出一致且正确的解释。
1. 什么是专家系统
• 它是一个智能程序系统； • 它具有相关领域内大量的专家知识； • 它能应用人工智能技术模拟人类专家求解问题的
思维水平。 • 专家系统是一种具有大量专门知识与经验的智能 程序系统，它能运用领域专家多年积累的经验和 专门知识，模拟领域专家的思维过程，解决该领 域中需要专家才能解决的复杂问题。
– 详细设计要求完成的工作
• 进行模块化设计 • 模块间的界面要清晰，便于通信 • 便于实现
8. 专家系统的开发过程
• 知识获取
– 与领域专家交谈，抽取所需知识，掌握专家处 理问题的方法、思路
– 查阅有关文献、获得有关概念的描述、参数 – 对获得的知识进行分析、比较、归纳、整理、
找出知识的内在联系、规律 – 对所得知识进行检查 – 对确定下来的知识用总体设计时确定的知识表
机械故障诊断专家系统及其应用
（1）可扩充性 （2）明确性 （3）清晰性 （4）可理解性
➢ 目前，人工智能研究者们已提出了多种知识表示方法。主 要有生产式表示、逻辑表示、语义网络表示、对象—属 性—值（AVO）三元组表示、框架表示、过程表示及面向 对象的表示等。在诸多知识表示方法中，生产式规则（简 称为规则）已成为当前专家系统中最常用的一种知识表示 方法，很适合于故障诊断专家系统的知识组织。规则表示 的一般形式为：
（3）单调推理和非单调推理
单调推理：单调推理的单调性是指随着推理的向前推进 及新知识的加入，推出的结论是否越来越接近最终目标。
非单调推理：是指随着知识的增加，可能使系统原先推 出的结论被否定的推理。在故障诊断过程中，领域专家常 常需要在信息或知识不全的情况下进行诊断推理，通常他 们根据一般经验或常识得出在当时看来是合理的结论，随 着新知识或新事实的增加，进一步表现出来的情况可能与 原先推出的结论发生矛盾，这时就需要取消原先的结论， 依据新情况重新进行推理。
类比推理：是根据两个对象在一系列属性上是相同的， 而且已知其中的一个对象还具有其它属性，由此推断出另 一个对象也具有同样的其它属性的结论。
（2）精确推理、不精确推理
不精确推理：它的主要理论基础是概率论，由于纯概率 论方法要求大量统计数据做基础，而且要求各事实之间相 互独立，这在许多应用领域是难以满足的，因而其应用范 围受到很多限制。为了克服概率模型的不足，人工智能学 者提出了许多新的不精确推理模型，比较有代表性的有主 观贝叶斯方法、模糊推理、证据推理、可能性理论和合情 推理等。每种方法都有自身特点和实用领域，建造故障诊 断专家系统时应根据诊断对象的特点来选择，选择时要综 合考虑模型的有效性和适用性。
（3）全局数据库 是用于存储所诊断问题领域内原始特征 数据的信息、推理过程中得到的各种中间信息和解决问题 后输出结果信息的存储器。
➢ 目前，人工智能研究者们已提出了多种知识表示方法。主 要有生产式表示、逻辑表示、语义网络表示、对象—属 性—值（AVO）三元组表示、框架表示、过程表示及面向 对象的表示等。在诸多知识表示方法中，生产式规则（简 称为规则）已成为当前专家系统中最常用的一种知识表示 方法，很适合于故障诊断专家系统的知识组织。规则表示 的一般形式为：
（3）单调推理和非单调推理
单调推理：单调推理的单调性是指随着推理的向前推进 及新知识的加入，推出的结论是否越来越接近最终目标。
非单调推理：是指随着知识的增加，可能使系统原先推 出的结论被否定的推理。在故障诊断过程中，领域专家常 常需要在信息或知识不全的情况下进行诊断推理，通常他 们根据一般经验或常识得出在当时看来是合理的结论，随 着新知识或新事实的增加，进一步表现出来的情况可能与 原先推出的结论发生矛盾，这时就需要取消原先的结论， 依据新情况重新进行推理。
类比推理：是根据两个对象在一系列属性上是相同的， 而且已知其中的一个对象还具有其它属性，由此推断出另 一个对象也具有同样的其它属性的结论。
（2）精确推理、不精确推理
不精确推理：它的主要理论基础是概率论，由于纯概率 论方法要求大量统计数据做基础，而且要求各事实之间相 互独立，这在许多应用领域是难以满足的，因而其应用范 围受到很多限制。为了克服概率模型的不足，人工智能学 者提出了许多新的不精确推理模型，比较有代表性的有主 观贝叶斯方法、模糊推理、证据推理、可能性理论和合情 推理等。每种方法都有自身特点和实用领域，建造故障诊 断专家系统时应根据诊断对象的特点来选择，选择时要综 合考虑模型的有效性和适用性。
（3）全局数据库 是用于存储所诊断问题领域内原始特征 数据的信息、推理过程中得到的各种中间信息和解决问题 后输出结果信息的存储器。
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7. 故障诊断专家系统
故障诊断专家系统 一、专家系统概述 1. 定义：能以人类专家级水平进行故障诊断的智
能计算机程序。
2. 发展专家系统的必要性
1）知识结构的需要
2）故障诊断应用上的需要 系统复杂性及故障复杂性所决定 3. 专家系统所能解决的问题 机械系统诊断中的复杂问题；能达到专家水平
故障诊断专家系统 4. 专家系统的特点 1）应用范围广
故障诊断专家系统 (9) 控制型(Control)专家系统 这类系统能自动控
制系统的全部行为，通常用手生产过程的实时控
制，如维持钻机最佳钻探流特征的MUD系统、 MVS操作系统的监督控制系统YES／MVS等。 (10) 教育型(1nstruction)专家系统 这类系统能诊 断并纠正学生的行为，主要用于教学和培训，多 为诊断型和调试型的结合体，如GUIDON和 STEAMER等。
故障诊断专家系统 人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。 2) 产生式系统的基本组成 一个典型的产生式专家系统通常由规则库(RuleBase)、 综合数据库(GlobalDatabase)和 规则解释器 规则解释器(RuleInterpreter)这 三个基本部分组成； 综合数据库 规则库
故障诊断专家系统
五、应用
美国西屋公司从开发汽轮发电机专家系统GenAID开始， 现已在佛罗里达州的奥兰多发电设备本部建立了一个自动 诊断中心，对各地西屋公司制造的汽轮发电机进行远距离 自动诊断。诊断对象从汽轮发电机逐步扩大到汽轮机、锅 炉和辅机。西屋公司和卡内基· 梅隆大学合作研制了一台汽 轮发电机监控用专家系统，用来监视德州三家主要发电厂 的七台汽轮发电机组的全天工作状况。此专家系统能快速、 精确地分析仪表送来的信号，然后立即告诉操作人员应采 取什么措施。 我国故障诊断工作者也积极探索专家系统的应用研究， 国家在“七· 五”和“八．五”期间也列有这方面的攻关课 题，取得了—些进展，但目前总的情况是实验室研究较多， 现场条件下的实际应用、特别是成功的应用实例并不多见。
故障诊断专家系统
人工神经网络 一、概述
1.定义及特点 2.目前的应用情况
x1 w1 x2 w2
i
-1 Xi
二、基本原理
1.神经元结构模型 x1~xn输入 w1~wn权值 xn wn i 闵值 Xi神经元求和输出， Oi输出 F神经元特性函数
f
Oi
Si
故障诊断专家系统 人工神经网络 各参数之间的关系为：
诊断专家系统TUBMAC等。
(4) 调试型(Debugging)专家系统 这类系统给出已确
认故障的排除方案，如石油钻探机械故障诊断与排
除系统Drilling Advisor等。
故障诊断专家系统
(5) 维修型(Repair)专家系统 这类系统制定并实施
纠正某类故障的规则，如诊断排除内燃机故障的
DELTA系统、电话电缆维护系统ACE等。
故障诊断专家系统
6.专家系统分类
(1) 解释型(Interpretation)专家系统：这类系统通
过分析所采集到的数据进而阐明这些数据的真实含 义，如由质谱数据解释化合物分子结构的 DENDRAL系统、由声纳信号识别舰船的HASP／ SIAP系统、语音理解系统HEARSAY等。 (2) 预测型(Prediction)专家系统 ：这类系统根据处 理对象过去和现在的情况去推测其未来发展趋势，
故障诊断专家系统
3.不确定知识表示 1）随机性知识 2）模糊性知识 3）未确知性知识
三、知识的获取 知识获取的方法：有*机械式、条件反射式、*传授 式、演绎式、归纳式、猜想证实式、*反馈修正式、 类比式、联想式、灵感与偶发式等，
故障诊断专家系统
故障诊断专家系统
四、推理机制 1.推理分类 2.推理控制策略 3.推理搜索策略 4.似然推理
故障诊断专家系统 人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。
3）产生式表示(或规则表示）
其一般形式为
P
结论
，右部分表示若干
x2
xn yn
x2
xn 多层前 向网络
y2
yn
单层前 向网络
故障诊断专家系统 人工神经网络
2）反馈网络
输入输出之间存在反馈，因此具有动态特性。 y y
输出层 输出层
隐 层
隐 层
输入层
输入层
u
u
故障诊断专家系统 人工神经网络
3.学习算法 1）学习算法 2）BP算法 3）应用
S型
a
1
c
高斯函数
故障诊断专家系统 人工神经网络 2.网络拓扑结构（神经元联结结构） 1）不含反馈的前向网络
神经元分层排列，组成输入层、隐层（可有若干）和输出 层。每一层的神经元只接受前一层的神经元输出作为输入。 输入模式经过各层的顺次处理后得到输出层输出。误差反向 传播算法（Bp法）的网络即为此模型。 x1 y1 x1 y1
X x w s i j 1 j j i i Oi f ( xi )
n
f(x)
线性 x
f(x) 1
阶跃
x
特性函数主要有
线性：f ( x) kx
1 阶跃：f ( x) 0 x0 x0
符号型
1 -1 1 双曲正切型
斜坡型
-a
还有符号型、S型、 双曲正切型和高斯 1 0.5 函数型等。
如各种气象预报系统、军事预测系统I&W等。
故障诊断专家系统
(3) 诊断型(Diagnosis)专家系统 这类系统根据输入
信息推断出处理对象中可能存在 的故障，如计算机
硬件故障诊断系统DART、核反应堆故障诊断系统
REACTOR、感染病诊 断与治疗系统MYCIN、旋 转机械故障诊断系统EXPLORE-EX、透平机械故障
故障诊断专家系统 如：出现异常振动则振幅大。对于复杂的故障用树 枝状表示。
振动峰值大
基频振动
低频振动
二倍频振动
广谐振动
不平衡 热弯曲 油膜涡动 支承问题 轴裂纹 不对中 摩擦 联轴器问题 油膜震荡
……
注：与事故树类似
……
故障诊断专家系统
2. 产生式表示的优缺点 优点: ① 模块化 ； ② 自然性 ； ③ 一致性。 主要缺点： ① 推理效率低 ； ② 非通用性； ③ 依赖于已有的经验。
故障诊断专家系统 二、知识库 1. 定义：专家知识、经验及书本知识的存储器
2. 知识表示
1）对知识表示的基本要求（三个基本要求） ①表示方案应便于知识的修改和扩充； ②表示方案应尽量简单易懂； ③ 表示方法应清晰明确。因为专家系统的建造过程是一 个不断扩充和完善的过程，因此，便于修改和扩充的 知识表示方案对专家系统来说是非常重要的，它直接 关系到专家系统的成败。实现这一要求的有效手段是 把知识与使用知识伪程序相分离，即把知识库和推理 机相分离。
2）诊断水平高
3）诊断效率高
5. 专家系统的组成
一般由五部分组成：知识库、推理机、数据
库、解释程序和知识获取程序。
实用的专家系统还有其它中间环节。
故障诊断专家系统
数据库管理
任务管理 推理机 知识库 知识表示 知识库管理
数据库 工况分析
诊断结果解释 动态黑板 诊断结果
知识获取
工况报表
诊断实例
实用的专家系统
(6) 规划型(Planning)专家系统 这类系统能根据给
定的目标制订行动计划，如电子线路布线系统 PROTEL等。
故障诊断专家系统
(7)设计型(Design)专家系统 这类系统能根据给定
的要求形成所需要的方案或图样， 如DEC公司的
计算机总体配置系统XCON。
(8)监测型(Monitoring)专家系统 这类系统多用于 完成实时监测任务，如REACTOR 系统和高危病 人监护系统VM等。
故障诊断专家系统 一、专家系统概述 1. 定义：能以人类专家级水平进行故障诊断的智
能计算机程序。
2. 发展专家系统的必要性
1）知识结构的需要
2）故障诊断应用上的需要 系统复杂性及故障复杂性所决定 3. 专家系统所能解决的问题 机械系统诊断中的复杂问题；能达到专家水平
故障诊断专家系统 4. 专家系统的特点 1）应用范围广
故障诊断专家系统 (9) 控制型(Control)专家系统 这类系统能自动控
制系统的全部行为，通常用手生产过程的实时控
制，如维持钻机最佳钻探流特征的MUD系统、 MVS操作系统的监督控制系统YES／MVS等。 (10) 教育型(1nstruction)专家系统 这类系统能诊 断并纠正学生的行为，主要用于教学和培训，多 为诊断型和调试型的结合体，如GUIDON和 STEAMER等。
故障诊断专家系统 人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。 2) 产生式系统的基本组成 一个典型的产生式专家系统通常由规则库(RuleBase)、 综合数据库(GlobalDatabase)和 规则解释器 规则解释器(RuleInterpreter)这 三个基本部分组成； 综合数据库 规则库
故障诊断专家系统
五、应用
美国西屋公司从开发汽轮发电机专家系统GenAID开始， 现已在佛罗里达州的奥兰多发电设备本部建立了一个自动 诊断中心，对各地西屋公司制造的汽轮发电机进行远距离 自动诊断。诊断对象从汽轮发电机逐步扩大到汽轮机、锅 炉和辅机。西屋公司和卡内基· 梅隆大学合作研制了一台汽 轮发电机监控用专家系统，用来监视德州三家主要发电厂 的七台汽轮发电机组的全天工作状况。此专家系统能快速、 精确地分析仪表送来的信号，然后立即告诉操作人员应采 取什么措施。 我国故障诊断工作者也积极探索专家系统的应用研究， 国家在“七· 五”和“八．五”期间也列有这方面的攻关课 题，取得了—些进展，但目前总的情况是实验室研究较多， 现场条件下的实际应用、特别是成功的应用实例并不多见。
故障诊断专家系统
人工神经网络 一、概述
1.定义及特点 2.目前的应用情况
x1 w1 x2 w2
i
-1 Xi
二、基本原理
1.神经元结构模型 x1~xn输入 w1~wn权值 xn wn i 闵值 Xi神经元求和输出， Oi输出 F神经元特性函数
f
Oi
Si
故障诊断专家系统 人工神经网络 各参数之间的关系为：
诊断专家系统TUBMAC等。
(4) 调试型(Debugging)专家系统 这类系统给出已确
认故障的排除方案，如石油钻探机械故障诊断与排
除系统Drilling Advisor等。
故障诊断专家系统
(5) 维修型(Repair)专家系统 这类系统制定并实施
纠正某类故障的规则，如诊断排除内燃机故障的
DELTA系统、电话电缆维护系统ACE等。
故障诊断专家系统
6.专家系统分类
(1) 解释型(Interpretation)专家系统：这类系统通
过分析所采集到的数据进而阐明这些数据的真实含 义，如由质谱数据解释化合物分子结构的 DENDRAL系统、由声纳信号识别舰船的HASP／ SIAP系统、语音理解系统HEARSAY等。 (2) 预测型(Prediction)专家系统 ：这类系统根据处 理对象过去和现在的情况去推测其未来发展趋势，
故障诊断专家系统
3.不确定知识表示 1）随机性知识 2）模糊性知识 3）未确知性知识
三、知识的获取 知识获取的方法：有*机械式、条件反射式、*传授 式、演绎式、归纳式、猜想证实式、*反馈修正式、 类比式、联想式、灵感与偶发式等，
故障诊断专家系统
故障诊断专家系统
四、推理机制 1.推理分类 2.推理控制策略 3.推理搜索策略 4.似然推理
故障诊断专家系统 人工智能研究者们已提出了许多种知识表示方法， 如产生式表示、框架式表示、语义网络表示、逻辑 性表示、对象—属性—值三元组表示、过程表示和 面向对象的表示等，这些不同的表示方法各有其优 缺点和最适用的领域。
3）产生式表示(或规则表示）
其一般形式为
P
结论
，右部分表示若干
x2
xn yn
x2
xn 多层前 向网络
y2
yn
单层前 向网络
故障诊断专家系统 人工神经网络
2）反馈网络
输入输出之间存在反馈，因此具有动态特性。 y y
输出层 输出层
隐 层
隐 层
输入层
输入层
u
u
故障诊断专家系统 人工神经网络
3.学习算法 1）学习算法 2）BP算法 3）应用
S型
a
1
c
高斯函数
故障诊断专家系统 人工神经网络 2.网络拓扑结构（神经元联结结构） 1）不含反馈的前向网络
神经元分层排列，组成输入层、隐层（可有若干）和输出 层。每一层的神经元只接受前一层的神经元输出作为输入。 输入模式经过各层的顺次处理后得到输出层输出。误差反向 传播算法（Bp法）的网络即为此模型。 x1 y1 x1 y1
X x w s i j 1 j j i i Oi f ( xi )
n
f(x)
线性 x
f(x) 1
阶跃
x
特性函数主要有
线性：f ( x) kx
1 阶跃：f ( x) 0 x0 x0
符号型
1 -1 1 双曲正切型
斜坡型
-a
还有符号型、S型、 双曲正切型和高斯 1 0.5 函数型等。
如各种气象预报系统、军事预测系统I&W等。
故障诊断专家系统
(3) 诊断型(Diagnosis)专家系统 这类系统根据输入
信息推断出处理对象中可能存在 的故障，如计算机
硬件故障诊断系统DART、核反应堆故障诊断系统
REACTOR、感染病诊 断与治疗系统MYCIN、旋 转机械故障诊断系统EXPLORE-EX、透平机械故障
故障诊断专家系统 如：出现异常振动则振幅大。对于复杂的故障用树 枝状表示。
振动峰值大
基频振动
低频振动
二倍频振动
广谐振动
不平衡 热弯曲 油膜涡动 支承问题 轴裂纹 不对中 摩擦 联轴器问题 油膜震荡
……
注：与事故树类似
……
故障诊断专家系统
2. 产生式表示的优缺点 优点: ① 模块化 ； ② 自然性 ； ③ 一致性。 主要缺点： ① 推理效率低 ； ② 非通用性； ③ 依赖于已有的经验。
故障诊断专家系统 二、知识库 1. 定义：专家知识、经验及书本知识的存储器
2. 知识表示
1）对知识表示的基本要求（三个基本要求） ①表示方案应便于知识的修改和扩充； ②表示方案应尽量简单易懂； ③ 表示方法应清晰明确。因为专家系统的建造过程是一 个不断扩充和完善的过程，因此，便于修改和扩充的 知识表示方案对专家系统来说是非常重要的，它直接 关系到专家系统的成败。实现这一要求的有效手段是 把知识与使用知识伪程序相分离，即把知识库和推理 机相分离。
2）诊断水平高
3）诊断效率高
5. 专家系统的组成
一般由五部分组成：知识库、推理机、数据
库、解释程序和知识获取程序。
实用的专家系统还有其它中间环节。
故障诊断专家系统
数据库管理
任务管理 推理机 知识库 知识表示 知识库管理
数据库 工况分析
诊断结果解释 动态黑板 诊断结果
知识获取
工况报表
诊断实例
实用的专家系统
(6) 规划型(Planning)专家系统 这类系统能根据给
定的目标制订行动计划，如电子线路布线系统 PROTEL等。
故障诊断专家系统
(7)设计型(Design)专家系统 这类系统能根据给定
的要求形成所需要的方案或图样， 如DEC公司的
计算机总体配置系统XCON。
(8)监测型(Monitoring)专家系统 这类系统多用于 完成实时监测任务，如REACTOR 系统和高危病 人监护系统VM等。