摘 要：該文提出了一種應(yīng)用人工智能診斷方法和面向?qū)ο蟮木幊谭椒ㄏ嘟Y(jié)合，專家系統(tǒng)工具CLIPS與VC++所集成的電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)，使其具有友好的人機(jī)界面和故障診斷、知識庫管理的模塊功能。另外通過對數(shù)據(jù)庫管理和規(guī)則整理方法的研究，使其更便于用戶維護(hù)，改善了故障診斷專家系統(tǒng)的性能和診斷功能。

關(guān)鍵詞：電動機(jī) 故障診斷 專家系統(tǒng) 數(shù)據(jù)維護(hù)

中圖分類號：TP277文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（c）-0067-03

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和電氣化程度的提高，電機(jī)設(shè)備被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。由于缺乏正確的狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)，使設(shè)備故障不能及時發(fā)現(xiàn)和制止，多次釀成嚴(yán)重災(zāi)難，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，研制電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)就顯得尤為必要。電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的實現(xiàn)，將更加方便對電動機(jī)的故障進(jìn)行診斷，可以節(jié)省大量人力物力財力。專家系統(tǒng)就是一個計算機(jī)系統(tǒng)來模擬（Emulate）人類專家的決策能力。模擬就意味著專家系統(tǒng)在各個方面如同人類專家一樣。

1 電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的基本框架

如圖1所示，電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的基本框架為三層結(jié)構(gòu)：元素層，主要用來構(gòu)建電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的主要元素；模塊層是專家系統(tǒng)的各個功能模塊；內(nèi)核層為專家系統(tǒng)工具CLIPS的內(nèi)部推理機(jī)制，包括動態(tài)事實庫的載入，待議事件表的激發(fā)以及匹配過程中的沖突消解機(jī)制。

2 電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計

電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計如圖2所示。

電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的各部分功能如下：

領(lǐng)域知識選擇模塊：目前開發(fā)的電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)是一個開放的專家系統(tǒng)，用戶可以自行選擇診斷或者評估的領(lǐng)域。此系統(tǒng)可以讓用戶選擇本領(lǐng)域的知識庫和關(guān)鍵詞表（均為access表存儲），進(jìn)而生成知識庫的clp文件，方便不同領(lǐng)域的用戶使用。

知識庫維護(hù)模塊：由于專家系統(tǒng)的推理機(jī)CLIPS推理時，只能裝載clp后綴的知識庫文件。而clp后綴的知識庫文件中規(guī)則的描述又是以各條規(guī)則為單位，整體性不強(qiáng)，不便于用戶的維護(hù)。所以，利用access表中的記錄來管理各條規(guī)則，通過對access數(shù)據(jù)庫表的操作完成規(guī)則的增刪查改。最終，以推理機(jī)中要求的規(guī)則固有格式寫入clp文件，完成知識庫的更新。

關(guān)鍵詞表的維護(hù)：由于CLIPS不支持中文，通過在access數(shù)據(jù)庫表中建立一個關(guān)鍵詞表，完成中英轉(zhuǎn)換。用戶在輸入中文事實時，系統(tǒng)自動將其寫成推理機(jī)可以讀取的英文形式，以便實現(xiàn)專家系統(tǒng)推理所需的事實載入。

用戶輸入模塊：用戶通過此模塊輸入目前知道的事實，專家系統(tǒng)將其寫入事實庫文件，專家系統(tǒng)將事實載入后進(jìn)行推理，完成診斷功能。

推理解釋模塊：電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的推理機(jī)制由專家系統(tǒng)工具CLIPS實現(xiàn)。我們需要建立CLIPS與VC++的集成，以便前臺的界面與后臺的操作可以完美的結(jié)合在一起。通過設(shè)置外部函數(shù)，完成CLIPS與VC++的通信，將推理中的過程信息反饋。

3 基于CILPS的電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的實現(xiàn)

CLIPS具有很好的兼容性和可擴(kuò)展性，但是由于CLIPS的操作界面不適于與用戶進(jìn)行良好的交互，可以通過將CLIPS作為一個子程序嵌入VC++中，用VC++來構(gòu)建人機(jī)界面，而用CLIPS來構(gòu)建專家系統(tǒng)的核心部分：推理機(jī)和解釋器。

專家系統(tǒng)工具CLIPS與VC++實現(xiàn)無縫集成的方法如下所示：首先將CLIPS源代碼拷貝到VC++工程文件目錄下，并將其加入到工程中。這樣，CLIPS源代碼就嵌入到VC++中了。再加入clips.h的頭文件聲明，就可以在VC++中識別CLIPS源程序了。

以上步驟僅僅建立了專家系統(tǒng)工具CLIPS可以與VC++的連接，為實現(xiàn)CLIPS與VC++主程序之間的通訊，還要進(jìn)行以下的操作：

（1）在專家系統(tǒng)主程序中聲明用戶自定義函數(shù)。

（2）在規(guī)則中加入用戶自定義函數(shù)，并設(shè)置相應(yīng)參數(shù)。

（3）編寫用戶自定義函數(shù)，對返回參數(shù)進(jìn)行處理。

VC++主程序、CLIPS推理機(jī)和知識庫之間的關(guān)系如圖3所示。

4 電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的界面設(shè)計

電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的界面如圖4所示?，F(xiàn)將各模塊功能做以簡單介紹：

（1）數(shù)據(jù)源：點擊數(shù)據(jù)源選擇數(shù)據(jù)庫，從而把數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)聯(lián)系起來。通過數(shù)據(jù)庫鏈接屬性的對話框，選擇MS Access Database數(shù)據(jù)源，使用連接字符串點擊編譯，選擇關(guān)鍵詞和知識庫，點擊測試連接，顯示連接成功，點擊確定即可，如圖5所示。

（2）連接：在設(shè)置完數(shù)據(jù)源之后把關(guān)鍵詞表和知識庫表載入到系統(tǒng)中。

關(guān)鍵詞表和知識庫表的載入見圖6和圖7。

（3）規(guī)則操作——增加一條規(guī)則：進(jìn)行增加規(guī)則來完善知識庫。

（4）斷開：此電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)是一個開放的專家系統(tǒng)，用戶可以自行選擇診斷或者評估的領(lǐng)域。當(dāng)需要用于其它的專家系統(tǒng)時，點擊斷開即可。然后選擇相應(yīng)領(lǐng)域的知識庫和關(guān)鍵詞表，即可通過點擊知識庫維護(hù)按鈕生成clp規(guī)則以便CLIPS推理所需。

（5）系統(tǒng)推理：調(diào)用用戶輸入模塊，錄入事實進(jìn)行推理。系統(tǒng)推理模塊圖見圖8所示。錄入事實既是將事實進(jìn)行錄入，查看事實是查看錄入的事實，存放在input和standard兩個文本文檔中。其中input文檔為漢語，standard文檔為英文。具體內(nèi)部過程為：首先點擊 reset進(jìn)行初始化，然后載入知識庫和事實庫，在執(zhí)行推理時，若其規(guī)則（rule）與事實（facts）完全匹配，則規(guī)則被激活，置于“待議事件表”（agenda），并按照優(yōu)先級排隊，待議事件表是被激活規(guī)則的集合，然后點擊運行（run），每激發(fā)一條規(guī)則，規(guī)則的后件就存放到事實庫中，當(dāng)“待議事件表”中規(guī)則為空時推理結(jié)束。CLIPS的推理過程就是不斷的通過模式匹配來尋找可用規(guī)則，激發(fā)可用規(guī)則來修改已有事實的內(nèi)容的過程。

（6）知識庫維護(hù)：在專家系統(tǒng)推理之初時，可以通過選擇知識庫表-> 點擊知識庫維護(hù)-> 寫入了clp文件之中生成相應(yīng)規(guī)則。在需要完善知識庫時，參見（3）中的操作。

（7）操作：點擊完增加一條規(guī)則后，點擊操作，將規(guī)則寫入知識庫中。

5 結(jié)語

以Windows XP為操作系統(tǒng)，Visual C++為編程語言，應(yīng)用人工智能診斷方法和面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，實現(xiàn)了專家系統(tǒng)工具CLIPS與VC++的集成，開發(fā)了電動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)，它具有友好的人機(jī)界面，能實現(xiàn)故障診斷、知識庫管理的模塊功能，研究了數(shù)據(jù)庫管理方法，對規(guī)則進(jìn)行了整理，便于用戶維護(hù)，從而改善了故障診斷專家系統(tǒng)的性能和診斷功能。電動機(jī)故障診斷是綜合性、智能化很高的一門技術(shù)，建立一個合適、完善和高效的電動機(jī)故障診斷令專家系統(tǒng)是一項高難度、復(fù)雜的工作。由于時間和現(xiàn)場經(jīng)驗積累的原因，編制的專家系統(tǒng)知識庫還不夠完善，需要與有現(xiàn)場經(jīng)驗的專家進(jìn)行交流獲取知識，來完善專家系統(tǒng)的知識庫。

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