一种故障诊断专家系统推理机设计分析
基于模糊推理的电机故障诊断专家系统研究
收稿日期: 2009 08 10; 修回日期: 2009 09 23。 作者简介: 薛 寒( 1985 ) , 男, 河北承 德人, 硕士研 究生, 主要从 事智能故障诊断以及计算机仿真技术方向的研究。
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图 1 电机常见故障模式图 由电机的 故 障 模 式 分 析 可 知, 试 验 数 据 的 采 样 频 率 为
在本文阐述的基于模糊 推理的 电机故障 诊断专 家系统 中, 包括事实数据库、规则知识库和推理机三个模块。事实数据库 用来存放实时得到的电机故障的高频能量特征向量; 规则知识 库存放模糊产生式规则, 这些规则表示了各种故障的高频能量 特征; 推理 机对实时获得的故障特征向量与各条规则前提条件
进行模糊匹配, 得到最终的诊 断结果[ 1] 。
0 引言
电机设备在工业生产的各个领域中的广泛应用, 使得电机 的安全性及可靠性变得尤为重要, 对电机的故障诊断研究已成 为必要。电机故障要比其它设备的故障更为复杂, 不仅由于其 故障诊断所涉及到的技术范围很广, 而且还表现在故障特征量 的隐含性、故障起因与故障征兆之间的多元性。一种故障可能 表现出多种征兆, 有时不同故障起因也可能会反映出同一个故 障征兆, 这种情况下很难 立即确定 其真正 的故障 起因。另 外, 电机的运行还与其负载情况和环境因素等有关, 电机在不同的 状态下运行, 表现出的故障状态各不相同, 这进一步增加了电 机故障诊断难度。因此, 利用传统的基于数学模型的电机故障 诊断方法就难以实现了。
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∀ ( 4) 在 上述的特征向量 u 中, 令 E = (
Ej
2)
1 2
,
经
j= 1
计算后可得到提取的 故障特 征向量 U =
最新第10讲：专家系统故障诊断方法.教学讲义ppt
基于规则的方法容易使知识工程师与人类专家 合作，易于被人类专家理解。规则库中的规则 具有相同的结构，即“IF…THEN…”结构，这 种统一的格式便于管理，同时便于推理机的设 计。但它也有诸多缺点，如规则间的互相关系 不明显，知识的整体形象难以把握、处理效率 低、推理缺乏灵活性[12,13]。它对于复杂系统 难以用结构化数据来表达，如果全部用规则的 形式来表达，不仅提炼规则相当困难，而且规 则库将十分庞大和复杂，容易产生“组合爆 炸”。它在实时处理方面的应用也己被证明比 较困难，速度是实时性能最根本的要求，而产 生式系统在处理实时任务时，其搜索、匹配时 间要占全部计算时间的90%
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2.2基于案例的专家系统
基于案例推理（Case Based Reasoning，CBR） 的方法就是通过搜索曾经成功解决过的类似问题， 比较新、旧问题之间的特征、发生背景等差异， 重新使用或参考以前的知识和信息，达到最终解 决新问题的方法。它起源于1982年美国学者 Roger Schank（关于人类学习和回忆的动态存储 模型的研究工作）。第一个真正意义上的基于案 例的专家系统是1983年由耶鲁大学Janet Kolodner教授领导开发的CYRUS系统。它以 Schank的动态存储模型和问题求解的MOP （Memory Organized Packet）理论为基础，做 与旅行相关的咨询工作。这种类比推理比较符合 人类的认知心理。
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另一个非常成功的专家系统是PROSPCTOR系统， 它用于辅助地质学家探测矿藏，是第一个取得明 显经济效益的专家系统。PROSPCTOR的性能据 称完全可以同地质学家相比拟。它在知识的组织 上，运用了规则与语义网相结合的混合表示方式， 在数据不确定和不完全的情况下，推理过程运用 了一种似然推理技术。除这些成功实例以外，在 这一时期另外两个影响较大的专家系统是斯坦福 大学研制的AM系统及PUFF系统[8]。AM是一个 用机器模拟人类归纳推理、抽象概念的专家系统， 而PUFF是一个肺功能测试专家系统，经对多个 实例进行验证，成功率达93%。诸多专家系统地 成功开发，标志着专家系统逐渐走向成熟。
汽车发动机故障诊断专家系统的设计
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
探析PLC电机故障诊断系统的设计
探析PLC电机故障诊断系统的设计引言PLC系统的安全与否直接关系到整个工业控制系统的安全性。
一个完善的PLC系统必须满足以下两个要求：一是能够满足正常运行的控制要求，二是具备足够的自我诊断和故障处理的能力。
工业控制系统中故障自诊功能的实现代表着该系统已经全面进入了智能化阶段，对于工业控制的发展而言，故障自诊功能有着十分重要的意义。
一、设计思路分析电机的故障诊断主要包括两种方式：一种是专家系统法，这种方法是在已有的故障知识的基础上建立知识库并具备一定的推理能力，同时通过计算机对现场的故障情况进行采集和分析，进而找出故障产生的原因，目前这一诊断方法在复杂性和耦合性均较高的工业系统中应用广泛；还有一种故障诊断方法是故障树法，它是在逻辑推理的基础上，根据系统输出的错误逐步的推理并找到问题出现的根源，这一诊断方法常用于简单且耦合性低的工业系统中。
PLC在现代工业控制系统中应用广泛，其内部包含有大量的信息资源和指令功能，可以用于编制故障的检测和报警系统，在传统继电器功能的基础上，更加的灵活和稳定可靠。
二、基于PLC电机故障诊断系统的设计1系统硬件设计PLC在故障诊断系统中的主要作用是对输入系统的设备故障进行检测，并在此基础上进行预处理，再将上述信息传给上位计算机。
上位计算机根据已有的专家库中的相关知识识别相对于的故障特征并针对性的分析其产生的原因。
同时在故障位置确定后，在人机界面显示故障的诊断结果及其产生原因，并提出相应的建议来帮助操作员排除故障。
2系统软件设计在设计系统软件时，需要全面的分析系统中可能出现的各种故障，并根据故障特征对各故障划分不同的层次结构，依据这一层次结构进行故障诊断。
在进行程序设计过程中，需要充分地考虑到出现故障的系统中的结构特征，并且需要科学、合理地分析其逻辑流程。
在软件设计的故障引入点处要充分的考虑引入的全面性，这能够使系统快速的发现故障并及时处理。
同时，在系统的允许范围内，要尽可能的将最低级的错误引入系统中，以便于系统故障的自诊。
机床厂故障诊断专家系统设计说明
摘要基于WEB的机床故障诊断系统研究的主要目的是使得用户在机床设备发生故障后，能够借助本系统快速诊断出故障的原因，找到排除故障的方法，有效的缩短因设备故障而造成的设备停机时间。
同时对于机床制造商来说，可以通过故障诊断系统减少小故障、常见故障维修的问题，减少维修人员的出差次数，降低了售后技术支持费用，增强产品的市场竞争力。
本文设计并实现了一个基于WEB的故障诊断专家系统，该系统能够提升机床厂维修人员解决问题的效率。
对快速恢复生产有重要的作用。
系统编程采用java语言，适用性强，理论上能在许多终端机上运行。
该系统能够快速解决机床的故障问题，系统中分为普通用户系统和管理员用户系统，分别能进行不同类型的操作。
论文以开源机床生产的机床为研究对象，首先介绍了故障诊断技术和专家系统的发展历史，列出了该机床厂常见机床信息和故障类型，其次研究了故障诊断专家系统的结构，组成专家系统的各个部分成分及其功能，然后设计解决方案，构建出系统的总体框架，最后完成数据库的设计，实现系统的各个功能模块。
关键词：专家系统故障诊断机床故障数据库 javaAbstractThe main purpose of the research of Machine tool fault diagnosis system based on WEB is to make the user of the machine tool equipment can quickly diagnose the fault reasons when machine tool goes wrong. And the user can find a way to solve the faults, through the system we can effective shorten equipment’s downtime due to equipment faults. For machine tool manufacturers, they can reduce many small and easy faults due to expert diagnosis system, also they can reduce the numberof maintenance people, reduce the after-sale technical support costs, the system can improve the competitiveness of products.This paper designed and realized a fault diagnosis expert system based on WEB services, the system can improve the efficiency of solving machine tools’ problem s. And has an important effect to quickly restore production. This system uses the Java language, so it can run on many terminals in theory. The system can quickly solve the problem of malfunction of the machine tools. The system is divided into ordinary users and administrator users, they can go for different types of operations.This paper is based on wuxi kaiyuan machine tool plant, at first it introduces the development history of fault diagnosis technology and expert system, lists the common machine tools’information and fault types, then we study the structure of fault diagnosis expert system , different parts of the expert system and their functions, at last we design the solutions of the system and build the system's framework, finally we completed the design of the database, and realizes each function of the module in the system.Key word: fault diagnosis; expert system; machine tool faults; database; java language;目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1故障诊断技术现状、发展及分类 (2)1.1.1故障诊断技术发展的过程 (2)1.1.2故障诊断技术发展现状 (3)1.1.3故障诊断方法按诊断方法的原理可以分为： (3)1.2专家系统的发展 (4)1.3国外研究现状 (5)1.4课题的研究意义和研究容 (5)1.4.1本课题研究意义 (5)1.4.3本课题研究的容 (6)1.5本文结构 (6)第二章开源机床厂机床的类型及常见故障 (7)2.1开源机床厂常见的机床 (7)2.2机床常见故障 (7)2.2．1按发生故障部位 (7)2.2．2按故障发生频率 (7)2.2.3按发生的故障性质分类 (7)2.2．4开源机床厂机床故障 (7)第三章故障诊断专家系统总体设计架构 (7)3.1系统的总设计思想 (7)3.1.1专家系统的结构 (7)3．1.2故障诊断专家系统的优点 (7)3．1．3专家系统的建立步骤 (7)3.2系统的总体设计 (7)3．2.1系统的功能结构图和流程图 (7)第四章JAVA语言的简介 (7)4.1组成 (7)4.2优势 (7)4.3语言特点 (7)第五章数据库设计 (7)5.1数据库环境的建立 (7)5.1.1安装mySQL数据库 (7)5.1.2安装mySQL管理软件Navicat for mySQL (7)5.2数据库需求分析 (7)5.2.1本系统的用户分为管理员用户和普通用户 (7)5.2.2数据库概念结构设计 (7)第六章系统操作界面设计与实现 (7)6．1登录模块设计与实现 (7)6.2普通用户操作模块设计与实现 (7)6.3管理用户操作模块设计与实现 (7)第七章系统实现的若干问题解决 (7)7.1添加STRUTS包实现动态ACTION动作。
专家系统推理机核心设计
中国高新技术企业专家系统推理机核心设计文／崔萌推理指从已知事实出发，运用已经掌握的知识，推导出其中蕴涵的事实性结论或归纳出某些新的结论的过程。
其中，推理所用的事实分为两种情况，一种情况是求解问题的初始证据;另一种情况是推理过程中所得到的中间结论，这些中间结论可以作为进一步推理的己知事实或证据。
一、关于推理的几个概念1演绎推理从已知的一般性知识出发，推理出适合于某种个别情况的结论的过程为演绎推理，它是一种由一般到个别的推理方法。
最常用的演绎推理形式是三段论式，“大前提，小前提，结论”。
2归纳推理从大量特殊事例出发，归纳出一般性结论的推理过程为归纳推理，它是一种由个别到一般的推理方法。
归纳推理的基本思想是:从己知事实中猜测某个结论，然后对该结论的正确性加以证明，比如，数学归纳法。
3默认推理默认推理又称省缺推理，指事实条件不完备的情况下，假定某些条件的成立，在此基础上进行推理的过程。
在推理过程中，如果新的事实加入或推理过程的中间结果导致出现矛盾，说明假设的条件不成立，应放弃已经完成的推理步骤，从新开始推理。
默认推理可能是无效推理，但它解决了在事实不完备情况下的推理问题。
4确定性推理指推理使用的证据、知识及推出的结论都是可以精确表达的，其真值要么为真，要么为假，不会出现第三种情况。
5不确定性推理指推理使用的证据、知识不全是确定的，推出的结论也不完全是确定的。
6单调推理指在推理过程中，由于新知识的加入与使用，使推理所得到的结论越来越接近目标，而不会出现反复情况，即新知识的加入与使用不会否定已推出的结论。
7非单调推理指在推理过程中，某些新知识的加入与使用，不但没有加强己推出的结论，反而否定了某些已推出的结论，使得推理不得不回退一些步骤，重新推理。
二、推理的控制策略推理的控制策略包括推理方向、搜索策略、冲突消解策略、求解策略、限制策略，而推理方法指在推理控制策略确定之后，在进行具体推理时所要采取的匹配方法或不确定性传递算法等方法。
基于故障诊断专家系统的研究
基于故障诊断专家系统的研究
一、引言
随着现代技术的发展，故障诊断专家系统已经成为一种很受欢迎的现代技术，用于故障诊断和相关专家系统的研究也已经成为一个活跃的研究领域。
本文将对故障诊断专家系统的研究做出简要的详细描述，并介绍其应用领域。
二、故障诊断专家系统基础
故障诊断专家系统（FDE）是一种系统，它使用人工智能技术来帮助技术人员和客户诊断和解决设备和系统故障。
它结合了以下技术：规则和技术，模式识别，深度学习，机器学习，建模和模拟，图灵机技术，自然语言处理，技术语言，以及人机交互等技术。
它们的主要作用是模拟相关专家的技能，并根据实时输入信息和历史数据，对复杂的故障情况进行识别、推断、诊断和解决。
三、故障诊断专家系统的应用
(1)电力系统的控制和管理。
发电厂和电网的控制和管理是由故障诊断专家系统来完成的，它们将仿真模型与实时监测系统结合起来，建立电力系统的模型，同时还可以发现电力系统中出现的异常情况，进行定位和诊断，以及提出解决方案。
(2)计算机网络的安全保护和管理。
由于网络受到许多安全隐患的威胁，因此。
飞机自动驾驶仪故障诊断专家系统设计
飞机自动驾驶仪故障诊断专家系统设计发表时间：2016-03-18T16:40:12.553Z 来源：《基层建设》2015年22期供稿作者：时静[导读] 中航飞机研发中心飞机自动驾驶仪系统控制环节多，逻辑关系复杂，容易发生故障。
时静中航飞机研发中心陕西汉中 723000 摘要：随着航空业的高速发展，人们对飞机的安全性和稳定性有了更加严苛的要求。
如何快速有效地将飞机的故障隐患解决在地面，是目前各家航空公司都亟需解决的重大问题。
关键词：故障树；专家系统；自动驾驶仪；故障诊断引言飞机自动驾驶仪系统控制环节多，逻辑关系复杂，容易发生故障。
因此，对于自动驾驶仪系统所发生的故障及时作出准确判断、查明故障部位、找出故障原因及排除方法，可以减少飞机维护的盲目性，有效提高航空公司的经济效益。
结合飞机的实际使用情况，开发了基于故障树的飞机自动驾驶仪故障诊断专家系统。
一、故障树分析法研究1、故障树分析法（FaultTreeAnalysis，FTA）是指对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素进行分析，并将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐级细化，以图形演绎的方法画出故障树，从而确定故障原因的各种可能组合方式和其发生概率，评价引发故障的各种因素的相关重要度的一种分析方式，具有下述优势：（1）可根据最小路集和最小割集，确定系统全部正常模式和故障模式；（2）可根据底事件发生概率，求出故障模式的发生概率，并可按概率大小排序，确定各个故障模式影响大小；（3）在每个故障模式中，底事件按关键重要性排序，确定造成故障的各底事件影响大小；（4）可据故障树层次结构，诊断进行到要求的某一级别层次的故障原因。
正是由于故障树图形化的形式，可以清楚地表示出导致顶事件的故障原因，具有层次性强，因果关系明确等特点，因此故障树分析法被广泛应用于复杂系统的故障树分析与诊断。
由于测控设备系统结构复杂、功能繁多，故障现象不计其数，因此，本文提出一种面向测控系统的故障树模型，通过获得合理的故障传递途径，在很大程度上降低故障征兆获取的难度，即通过提供定性、定量分析的算法规则，获得较高的故障诊断识别率，提高故障诊断系统的鲁棒性。
电动机故障诊断专家系统的设计与实现
电动机故障诊断专家系统的设计与实现摘要：该文提出了一种应用人工智能诊断方法和面向对象的编程方法相结合，专家系统工具CLIPS与VC++所集成的电动机故障诊断专家系统，使其具有友好的人机界面和故障诊断、知识库管理的模块功能。
另外通过对数据库管理和规则整理方法的研究，使其更便于用户维护，改善了故障诊断专家系统的性能和诊断功能。
关键词：电动机故障诊断专家系统数据维护随着经济建设的发展和电气化程度的提高，电机设备被广泛应用于工业生产的各个领域。
由于缺乏正确的状态监测和诊断技术，使设备故障不能及时发现和制止，多次酿成严重灾难，造成重大的经济损失。
因此，研制电动机故障诊断专家系统就显得尤为必要。
电动机故障诊断专家系统的实现，将更加方便对电动机的故障进行诊断，可以节省大量人力物力财力。
专家系统就是一个计算机系统来模拟(Emulate)人类专家的决策能力。
模拟就意味着专家系统在各个方面如同人类专家一样。
1 电动机故障诊断专家系统的基本框架如图1所示，电动机故障诊断专家系统的基本框架为三层结构：元素层，主要用来构建电动机故障诊断专家系统的主要元素；模块层是专家系统的各个功能模块；内核层为专家系统工具CLIPS的内部推理机制，包括动态事实库的载入，待议事件表的激发以及匹配过程中的冲突消解机制。
2 电动机故障诊断专家系统的功能模块设计电动机故障诊断专家系统的功能模块设计如图2所示。
电动机故障诊断专家系统的各部分功能如下：领域知识选择模块：目前开发的电动机故障诊断专家系统是一个开放的专家系统，用户可以自行选择诊断或者评估的领域。
此系统可以让用户选择本领域的知识库和关键词表（均为access表存储），进而生成知识库的clp文件，方便不同领域的用户使用。
知识库维护模块：由于专家系统的推理机CLIPS推理时，只能装载clp后缀的知识库文件。
而clp后缀的知识库文件中规则的描述又是以各条规则为单位，整体性不强，不便于用户的维护。
电力系统故障诊断与维护专家系统设计
电力系统故障诊断与维护专家系统设计随着电力系统的规模不断扩大和复杂性的增加，电力系统故障诊断和维护变得越来越重要。
传统的手动诊断和维护方式已无法满足现代电力系统的需求，因此设计一个电力系统故障诊断与维护专家系统是非常必要的。
1. 引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，它的正常运行对于各行各业的发展至关重要。
然而，电力系统也面临着各种各样的故障隐患，如过载、短路、接地故障等。
这些故障可能导致电网不稳定甚至瘫痪，给社会造成巨大的经济和安全风险。
2. 电力系统故障诊断需求传统的手动诊断方式需要专业的工程师进行，且易出现人为错误和延误故障处理时间。
而电力系统故障诊断与维护专家系统可以通过数据获取、智能诊断以及实时反馈等功能，提供更准确、高效的故障诊断和维护方案，减少故障处理时间。
3. 电力系统故障诊断与维护专家系统设计原理（1）数据获取与处理：电力系统故障诊断与维护专家系统需要通过各种传感器和监测设备收集电力系统的各类数据，包括电流、电压、频率等。
然后使用数据分析和处理技术，对数据进行清洗、归一化和特征提取，为后续的故障诊断和维护提供数据支持。
（2）故障诊断：基于数据获取和处理，电力系统故障诊断与维护专家系统可以利用机器学习和人工智能技术，建立故障模型和规则库。
这些模型和规则库能够对电力系统的各种故障进行准确诊断，并根据故障类型提供相应的维护建议。
（3）实时反馈与维护：电力系统故障诊断与维护专家系统应具备实时反馈和远程监控的功能，能够及时提醒操作人员发生的故障和维护指导。
同时，系统应该能够对各种维护操作进行远程辅助，降低现场维护的风险，提高安全性和效率。
4. 专家系统设计与实施为了设计和实施一套高效可靠的电力系统故障诊断与维护专家系统，需要以下步骤：（1）建立数据库：建立电力系统故障数据、维护记录、设备参数等相关信息的数据库，以供系统进行数据分析和模型训练。
（2）开发故障模型与规则库：基于数据库和专家经验，开发故障模型与规则库，能够识别和诊断电力系统的各类故障。