基于故障树分析法与模糊理论汽车制动系统故障诊断研究
故障树与推理汽车故障诊断系统的设计研究
故障树与推理汽车故障诊断系统的设计研究故障树与推理汽车故障诊断系统的设计，对于快速确定汽车故障并给出维修意见等，具有非常重要的作用。
文章主要以设计汽车故障诊断系统为前提，着重分析了系统设计的步骤与流程，希望能够为有关维修人员与企业提供参考。
标签：故障树；推理汽车故障诊断系统；设计；汽车维修因为电子技术近年来已经在汽车领域内得到了普遍运用，针对维修技术人员也有了更为专业的要求。
为了适应国内外汽车市场的发展进程，设计一个能够推理汽车故障的故障树系统，以此早日实现现代化汽车故障维修。
然而通过故障树对汽车进行诊断这一方法，当前阶段的市场中一直没有得到普及，所以文章主要针对这一问题，提出了几点建议，为汽车故障的推理与维修提供了支持。
1 推理汽车故障诊断系统结构该系统是建立在相关原则上所形成的一种生产式系统，对该系统进行开发与设计时，需要采用基于数据库载体的结构模型，并且使用非逻辑高级语言C++结构推理机[1]。
以往专家系统的主要结构中涵盖了以下几个部分，即知识库、中间数据库、推理机以及学习器等。
其中学习器主要是负责获取知识，存在于故障树数据库、数据库等部位，数据库放置故障事实概念与相关说明，而规则前件与后件数据库主要是存放规则之用，故障树数据库中则是故障树知识。
推理机通过以上所有数据库中的知识完成推理工作，并对推理路径进行记录。
解释器通过对推理路径的追踪、设计解释数据库并且按照用户提问进行解释，从而完成对汽车故障的推理。
2 汽车故障诊断推理与控制对策2.1 汽车故障诊断控制对汽车故障进行诊断控制，其实也就是在故障事件的基础上对其进行事先的深入检索，一旦检索到故障之后，根据检索到故障的故障码，按照次序启动相应的故障框架，最后将故障源进行定位，使其成为总成框架，将该总成框架中诊断规则库框架进行启动，通过故障树进行推理，从而明确故障源以及排除故障的优先顺序，按照推理和诊断结果启动对应的对策库框架，为其制定有效的解决策略。
故障树分析法在汽车故障诊断中的应用
Ｘ
圈２隶属函数分布
图中，“正常（Ｎ）”、“稍严重（ＳＭ）”和“严重（ＶＭ）”的隶属
函数可以定义如下：
ｐⅣ＝１
Ｏ≤石≤１．５
ｐⅣ＝Ｒ（ｘ一１．５）／１．５ 石≥１．５
Ｉ．ｔｍ＝Ｌ（３．５一ｘ）／１．５ 石≤３．５
Ｉ．ｔｓⅣ＝１
３．５≤茗≤４．８
ｐ跚＝Ｒ（菇－４．８）／１．５ 并９４．８
ｐ聊＝Ｌ（３。５一算）／１．５
关键词：汽车；故障诊断；故障树分析法 中图分类号：Ｕ２７９ 文献标志码：Ｂ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆａｕｌｔ ｔｒｅｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ
ＤＩＡＯ Ｍｉｎｇ。ＬＩＵ Ｇａｎｇ。ＺＯＵ Ｈｏｎｇ－ｙａｈ。ＣＵＩ Ｔａｏ ｌ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｄｔｙ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００１２。Ｃｈｉｎａ）
［４］ＺＨＵ Ｙｏｎｇｌｉ，ＷＵ Ｌｉｚｅｎｇ，ＬＩ Ｘｕｅｙｕ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ Ｏｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｎｌｅｒ ｆａｕｌｔｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｂａｙｅｓｉａｎ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ ａｎｄ ｒｏｕｇｈｓｅｔ［Ｊ］． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆＴｈｅ ＣＳＥＥ，２００５，２５（１０）：１５９—１６５．
４．５ １．Ｏ
１．２ ３．８
１．Ｏ ０．６０ ０．４０ ０．９０ Ｏ．２０ Ｏ．００ ０．００ Ｏ．ｏｏ ８．Ｏ Ｏ．００ ０．００ ０．４０ Ｏ．００ Ｏ．６０ Ｏ．００ Ｏ．９０
０．５ １．０ ６．５ ０．００ Ｏ．００ ０．００ ０．００ ０．６０ ０．００ Ｏ．９０
基于模糊故障树的汽车故障诊断系统研究
汽车已成为现代社会出行必不可少的工具之 一，然而在汽车使用过程中常常因为各种原因导致 各类机械故障和电气系统故障的发生。传统的故障 诊断技术依靠维修工人的工作经验和技术，通过观 察、嗅味道和利用简单的仪器检查等方法判断汽车 的故障［1］，而工人经验不足时常常导致故障诊断错 误，不能快速定位故障部位，耽误维修时间，降低了 市场竞争力，因此用科学的方法进行故障诊断显得 极其重要［2］。
汽车结构涉及机械、电子、控制多个领域，导致 汽车发生故障的原因繁多而且不易确定，模糊故障 树分析法是故障诊断的一种工具，可有效提高汽车 故障诊断的准确率，因此建立基于迷糊故障树的汽 车故障诊断系统具有重要意义。
1 汽车故障类型与原因
汽车故障诊断一般是维修工作人员依靠丰富的
收稿日期： 2018－08－15 基金项目：“湖南省教育科学‘十三五’规划 2017 年度课题（ 课题编号： XJK17BZY025） 阶段性研究成果。 作者简介： 朱先明（ 1979－） ，男，汉，湖南株洲人，本科，讲师，研究方向： 汽车运用与维修。
第7期
朱先明． 基于模糊故障树的汽车故障诊逐一检查与分析，在排查时若 能将可能导致汽车故障的原因进行分类总结将大大 提高排查的工作效率。汽车发动机、底盘以及电气 系统是导致汽车故障最主要的原因，下面从以下三 个方面进行分析。 1. 1 汽车发动车故障类型与原因分析
Zhu Xianming （ Hunan Automotive Engineering Vocational College，Zhuzhou Hunan 412001，China）
Abstract： The types of automotive faults and the causes of faults was classified and summarized to establish a knowledge base for fault diagnosis． The method to establish fuzzy fault trees and the common symbols in it were studied and the mechanical faults was taken as an example to illustrate the establishment process of the fuzzy faults． The use of logical symbols made the hierarchical relationship between fuzzy fault trees clear． The fault diagnosis system based on fuzzy fault tree was designed to improve the accuracy of fault diagnosis and guarantee conditions for the worker to quickly locate the fault， which has improved the life of the car． Keywords： automotive fault； fuzzy fault tree； logic symbol； diagnosis system
基于故障树分析和模糊推理的雷达故障智能诊断系统
竞争。但是 ，面对 日益激 烈的市场竞争 ，Ｖ ｏ ｌ Ｐ 系统 也需要 不断加 强和完 善，整合 Ｖ ｏ Ｉ Ｐ与数 据应用 的需求 越来越 明显 ， 多媒体 的应 用也将 成为Ｖ ｏ Ｉ Ｐ与 Ｐ Ｓ Ｔ Ｎ相 比所 具有 的 的优势 与特
软件开发 ・ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ
基于故障树 分析和模糊推理的雷达故障智 能诊 断系统
文／ 何彬兵
准确 的定位和排除雷达发生 的故障 ，是衡量 雷 针 对 现 代 雷达 的技 术特 点 ， 提 出 了一种 雷 达故 障智 能诊 断 系 统， 并给 出 了该 系统 的设 计 思路 和 实 现 方 法 。 系统 采 用 基 于 故 障 树 分 析 和 模 糊 推 理 相 结 合 的 专 家 系 统 结 构 和 维 修 辅 助 技 术 ， 可 以 在 线对 雷达 的 工作 状 态、故 障检 测点进行 实时监测和故 障诊 断。 达 性能好坏的一个重要依据 。 目前 ，一般 的故 障诊断系统只能诊断简单的雷达故 障，对 复杂 的故障不能加 以分析和关联 ，难 以满足现代 雷 达 系统对故障诊断系统 的实时性 、可靠性和可 扩 展性的需求。针对上述 问题 ，本文提 出了一 统和维修辅助技术 ，可 以在线对雷达 的工作状 态 、故障检测点进行实时监测和故 障诊断，并 给 出了该系统的设计思路和具体的实现方法 。
证据， 识 别和 选取 对 当 前 问 题求 解 有用 的 知识 ，
种 基于故障树分析和模糊推理相结合 的专 家系 故障状态信息 ，激活推理机制 ，针对 综合 数据
使用知识库 中的知识规则 ，运用基 于合成运 算 的推理方法进行模糊推理 ，得 到发生 故障的部
基于故障树分析法的汽车故障诊断专家系统
农机化研究49Agriculture Mechanization Research梁 迁（四川信息职业技术学院，四川 广元 628000）摘 要：文章设计了一种基于故障树分析法的汽车故障诊断专家系统，该系统能利用汽车缺陷分析方法，对车辆液压系统故障进行诊断，并以汽车液压动力转向系统作为典型的“动力转向重”误差例子。
结果表明，该系统非常简单、可靠、实用，对汽车液压系统产生的故障诊断具有很高的应用价值。
关键词：故障树分析法；汽车故障诊断；专家系统中图分类号：U472.9 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2019）18-0049-02——————————————作者简介： 梁迁（1991—），男，四川广元人，本科，研究方向：汽车检测与维修。
基于车辆故障诊断专家系统来看，该系统具有直观而统一的形状，强大的模块和简单的推理机制，这些是诊断专家系统中使用最多的模式之一。
然而，基于诊断专家系统中最明显的缺点是获取问题出现瓶颈的原因。
找到一种有效而准确和一般的学习方法一直是让问题得到解决的办法。
对缺陷的分析和规则的诊断专家系统来说两者相结合是最好的方法，可以很好地解决规则的诊断专家系统出现的问题。
1 故障树分析法（FAT）概述1.1 故障树分析法的含义缺陷分析方法于1961年由美国贝尔实验室的Watson 和Hansel 首次提出的方法，它后来大范围应用于航空航天、核能、接原因。
然后在处理中间案例中使用这些直接因素，以确保在这些中间案例中不会发生别的直接因素。
1.2 故障树分析法的特点1）故障分析不仅可以分析系统产生的误差，还可以定性定量的分析。
然而，对定量分析可以确定使组件失效的概率事件。
2）故障分析不仅可以分析出由单个组件引起的系统内部故障，还可以分析由多个组件引起的系统内部故障。
3）故障分析的方法必须由系统设计者或操作者和维护人员进行使用，因为它需要大量使用逻辑图。
4）对计算机分析技术，它由缺陷的逻辑门和逻辑程度决定，复杂系统组成和应用计算机的缺陷条件分析组成，该方法是可以实现的。
汽车故障诊断方法的研究
汽车故障诊断方法的研究随着新材料、新技术、新工艺在汽车生产、制造中的不断运用,现代汽车的技术性能越来越好。
但在其结构越来越复杂的同时,故障诊断难度也越来越大,传统的诊断方法和诊断汽车无论是其精度和使用方便性,还是对汽车技术发展的适应性均不能满足用户的需要。
为了提高故障诊断技术,需不断完善诊断理论和方法,必须广泛应用各学科的最新成果,借助数学工具和计算机,发展适用于诊断的边缘技术。
因此,汽车故障诊断技术得到迅猛发展,已成为当今科技研究的热点之一。
1 汽车故障诊断技术经历的发展时期:1.1 人工离线监测与诊断这一时期主要是有经验的汽车故障诊断人员或工程维修人员利用常规检测仪表或较复杂的分析仪器对汽车进行人工巡检，根据自己的经验对汽车的状态以及发展趋势做出判断。
例如维修工通过敲打车轮发出的声音来判断车轮是否有故障。
这种监测方式只能对汽车做出简单的判断。
这种监测方式下，监测仪器仅仅是作为辅助工具，监测人员的经验和责任心对诊断结果的准确性影响很大。
1.2 单机集中在线监测诊断这种诊断技术是以一台计算机作为中心，并配备有信号分析处理、工况监测、故障诊断模块。
汽车的所有监测情况，如传感器信息等等，都传送到这台计算机，并由此机分析诊断。
1.3 基于局域网的远程故障诊断它是分布式监测诊断系统的一种新的形势，并由单纯的监测诊断功能向监测、诊断、管理和调度的集成化发展。
监测诊断以直接服务于汽车的维修为目标。
这种系统需要建设企业主干网、分支城域网、现场总线集散技术、资料高速公路、现场仪表、通讯系统等。
1.4 基于Internet的远程诊断汽车的远程监控与诊断是计算机科学、通讯技术与故障诊断技术的结合。
随着Internet 技术，特别是Web技术的迅速发展，使得基于Internet的远程应用系统的实现成为可能。
将故障诊断系统架构于Internet计算环境中，与传统故障诊断系统相比，可大大增强诊断系统的能力。
这是一种现代化故障诊断技术与现代网络相结合的一种新型诊断技术。
基于故障树知识的汽车故障诊断推理
Ｍａｔｉａ／ｕｉｓａ
Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ＡＦｌｌ∞ｌｒｌ Ｅｘｐｌｉｃｉｔ
Ｓａｍｅｖｅｒｉｒ，ｏ．ｅｔ脚Ｍｏｄｅｌ—Ｂａｓｅｄ
Ｒｅｐａｉｒ．ＩＥＥＥ
Ｅｘｐｅｒｔ，１９９７；１２（６）
Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｕｓｉｎｇ
Ａｂｕ—ｈｎｎ扎ｅｔ蚰．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｄｏｍａｉｎ
Ｃｏｎｃｅｐｔｍａｔｉｏｎ．ＩＥＥＥ Ｅｘｐｅｒｔ，１９９４；９１５）：５３—５６
万方数据
５ ４ ３
丁毛兰等编著．机棱设备故障诊断拄木．Ｌ海：上海科学技术出 版社，１９９４
Ｃｄｉｎｅ ｄ ｏｆ Ｒｏｕｖｅｉｔｏｌ，Ｐａｔｒｉｃｋ Ｃｏｎｎｇｔａａｂｌｅ Ａｌｂｅｒｔ．Ａ Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ—Ｌｅｖｅｌ
Ｍｏｄ－
ａ
Ｌｅａｍｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ．ＩＥＥＥ
Ｅｘｐｅｒｔ，１９蚝１１（４）
Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｆｏｒ
ＰｒＡ２０２
操作
ＦｒＡ２０３
操作
ＦＴＡ２０４ ＦＴＡ２０５ ＦＴＡ２０６
提问
两其表的读数相差太大 两只表的读数基本相同
发动机接地不好 发动机接地正常
事实 事实
４．１基本概念
４．１．１
新结论相对应，存储在中间数据库中。
４．１．２
节点事实节点事实是系统通过提问节点
节点控制权和节点控制权转移系统总是
获取的事实及操作节点、述实节点要表达的事实的 统称。不同属性的节点其节点事实的组成不同。提 问节点的节点事实与中间操作结果对应，等于 ＡｓｋＦｏｒＭａｉｎ＋用户选择（加号表示字符串连接运 算，下同）．在故障树中，操作节点的节点事实存储 在ＡｓｋＦｏｒＭａｉｎ中，而在操作流程中则由 ＡｓｋＦｏｒＭａｉｎ和ＡｓｋＦｏｒＥｎｄ两个字段值连接而成． 如果述实节点是显节点，则它的节点事实存储在 ＡｓｋＦｏｒＭａｉｎ中；否则，节点事实与经过推理得出的
故障树分析法在汽车制动系可靠性试验中的应用
确地给 出了制动 系的 累积失效概 率及 事件概率 重要 度等 可靠性指 标。在故 障诊 断 中具有指 导意义和使 用价值 ，为 汽 车制动 系可靠性设计 工作奠 定 了基础 。
关 键 词 ： 障树 ； 故 制动 系ｉ 量 分 析 ； 定 定性 分析 ； 障 诊 断 故
ＴｈｅＡｐｐｌｃ ｔｏ ｆＦａ ｌ ｅ ｎ ｌ ｉ ｎ Ａｕ ｏ ｔｖ ａ ｎｇ Ｓ ｓ ｅ Ｒｅ ｉ ｂｉｉｙ Ｔｅ ｔ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｕ ｔＴｒ ｅＡ ａ ｙｓｓｉ ｔ ｍｏ ｉ ｅＢｒ ｋｉ ｙ ｔ ｍ ｌａ ｌｔ ｓ
其 目的在 于判 明基 本 故障 、确 定故 障 原 因和故 障 发生
１ 系统故障模式
某型 商用 车气 胍 制动 系 的简化 意 ， １
的概率 。故障树 分 析包 括 定性 分析 和 定量 分析 。在 系 示 。该车 型采 用 了双 管路 系 统 ，前后 轴 仃 １ 传动 套
另 套管 路仍 保持 正 常制动 效 果 。
制动 系如 不 能 良好 地完 成 制动功 能 ， ｆ 岘 放障 。 则 ｛ ｊ
可 靠性 分 析 。首先 找 出系统 所 有 的故 障模 式 ，再追 查 常 见的 故障表 现 形式 ：１ ）制 动突 然 火 （ 尤刹： ）： １ ）制 动效 果 良： 行７ 制 动 Ｈ ，汽 １ ｉ 、 『 引起每 种 故 障的直 接 原 因， 以一种 树状 的逻辑 关 系 图 功 能 完全 丧 失 ；２ 表 永 ，并进 行 定性 分 析和 定量 分析 。定性 分析 的主 要 车 能 够 减 速 ，但 减 速 慢 或 反 迟 缓 ；３ ）制 动 地 偏 ：
Ａ Ｐ ＩＡ ＩＮ技 术 应 用 Ｐ Ｌ ＴＯ Ｃ
摘要： 文章 阐述 了故障树分析法 （Ｔ 在 汽车制动 系统 可靠性试验 中的应 用 采用演绎法建立 以制动 系功 能失常为 Ｆ Ａ）
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基于故障树分析法与模糊理论汽车制动系统故障诊断研究
本研究旨在利用故障树分析法与模糊理论，提出一种汽车制动系统的故障诊断方法，以提高汽车行驶安全性，保障驾驶员与乘客的生命财产安全。
本文首先对故障树
分析法、模糊理论以及汽车制动系统进行了介绍，然后详细阐述了故障诊断方法的实
现步骤与流程，最后通过实例模拟验证了该方法的可行性与有效性。
一、故障树分析法与模糊理论介绍
故障树分析法是一种针对复杂系统进行故障分析的方法。
它通过分析系统各个组成部分之间的关系和可能的故障模式，建立故障树；然后根据故障树的分支、故障特
征以及概率信息等，分析系统故障的原因和可能性，以制定相应的安全措施。
与传统
分析方法相比，故障树分析法具有逻辑清晰、可视化、可量化等优点，因此被广泛应
用于航空、电力、化工、交通等领域。
模糊理论是一种处理具有不确定性和不精确性信息的数学工具。
它通过把事物的属性和关系用隶属度或者概率来描述，将决策问题转化为数学问题，以解决决策过程
中的模糊性、复杂性和不确定性。
与传统方法相比，模糊理论具有能够有效处理模糊
信息、能够灵活处理多种需求以及容易实现计算机程序自动化等特点，因此在实际应
用中具有广泛的应用前景。
二、汽车制动系统介绍
汽车制动系统是汽车安全系统的重要组成部分，主要由制动器、刹车片、刹车盘、刹车液、制动管路、制动驱动装置等组成。
制动器将制动能量转化为制动摩擦力，刹
车片和刹车盘之间的摩擦产生制动效果。
刹车液通过制动管路将制动操作器的动力传
递到制动器上，制动驱动装置驱动刹车操作器实现制动功能。
汽车制动系统的故障会
直接影响到汽车行驶安全性，因此必须加以重视和及时处理。
三、故障诊断方法实现步骤与流程
1.建立汽车制动系统的故障树
通过对汽车制动系统进行故障分析，建立故障树。
故障树的根是制动工作不正常，通过对制动系统内部的各个子系统进行细分，建立相应的故障节点，包括制动液缺乏、刹车盘或刹车片磨损、制动器失效、制动管路泄漏等。
同时对每个故障节点进行概率
评估，以确定节点发生的可能性。
2.确定故障节点的模糊数学模型
对故障树的节点采用模糊数学模型进行描述，将各个节点的隶属度和概率信息转化为模糊集合的概念，并进行数学建模。
建立节点故障的隶属函数和隶属度，以及节
点间的逻辑关系，形成故障诊断的数学模型。
3.构建汽车制动系统的故障诊断系统
基于所建立的数学模型，构建汽车制动系统的故障诊断系统。
该系统包括故障检测、故障识别、故障定位和故障诊断几个基本部分。
特别是在故障定位和故障诊断中，对汽车制动系统的故障进行综合分析和判断，以确保判断结果的正确性和可靠性。
4.进行实验验证
通过对实例进行模拟实验，验证所建立的汽车制动系统故障诊断系统的可行性。
在实验中，可以考虑不同的故障发生概率、故障类型、诊断结果和安全性等因素，以
进一步优化该故障诊断系统的性能和效果。
四、实例模拟验证
以某型车为例，通过实例模拟验证本文所提出的汽车制动系统故障诊断方法的有效性。
通过故障树分析，确认了汽车制动系统内部可能出现的故障模式，包括制动液
缺乏、制动力量不足、刹车盘或刹车片磨损严重等。
然后将故障节点的隶属度和概率
信息转化为模糊数学模型，通过模糊逻辑运算得到故障诊断结果。
实验结果表明，从
故障检测到故障诊断仅需几秒钟时间，且诊断结果明确准确，验证了本文所提出方法
的可行性。
五、结论
通过故障树分析法与模糊理论，本文提出了一种汽车制动系统的故障诊断方法，其关键是将故障节点的概率信息采用模糊数学模型进行描述，并构建相应的故障诊断
系统。
通过实例模拟验证，结果表明该方法能够快速有效地对汽车制动系统故障进行
准确诊断，为提高汽车行驶安全性保证乘车人员的生命财产安全起到了积极的作用。