于鑫++趙勇++耿建偉

摘 要：針對基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統(tǒng)的專家診斷知識。在建立某滑油系統(tǒng)傳統(tǒng)故障樹的基礎(chǔ)上，通過附加故障現(xiàn)象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統(tǒng)的擴展故障樹，并與基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)結(jié)合，試圖從擴展故障樹中構(gòu)建滑油系統(tǒng)的專家診斷知識。

關(guān)鍵詞：擴展故障樹 滑油系統(tǒng) 專家系統(tǒng) 故障診斷 知識

中圖分類號：TP182 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-00014-01

滑油系統(tǒng)是保障發(fā)動機正常工作的一個重要系統(tǒng)，其主要功能是保障發(fā)動機摩擦件的潤滑、散熱。滑油系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷是發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷的一個重要組成部分[1]。

故障樹分析作為滑油系統(tǒng)故障診斷中的一種有效方法，它把最不希望發(fā)生的事件作為故障樹的頂事件，底事件則是引發(fā)該頂事件故障的直接原因[2～3]。然而，簡單的故障描述對滑油系統(tǒng)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)進行故障診斷時是不夠的。為了滿足故障診斷和定位的需求，在建立故障樹時，往往在傳統(tǒng)故障樹結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上附加一些其他信息，如故障現(xiàn)象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議以及維修策略等，形成擴展故障樹。

1 基于知識規(guī)則的故障診斷專家系統(tǒng)

基于知識規(guī)則的專家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域，它是一種智能的計算機程序。這種計算機程序使用知識與推理過程，求解那些需要杰出人物的專家知識才能求解的高難度問題?；谥R的專家系統(tǒng)一般由知識庫、推理機、人機接口、知識獲取子系統(tǒng)、解釋子系統(tǒng)、全局數(shù)據(jù)庫組成。將基于知識的專家系統(tǒng)應(yīng)用于潤滑油系統(tǒng)故障診斷，其功能框架。它主要由七個功能模塊組成：監(jiān)控數(shù)據(jù)模塊，推理機，解釋系統(tǒng)，全局數(shù)據(jù)庫，知識規(guī)則庫，知識獲取與維護模塊以及圖形化用戶界面。其中，知識規(guī)則的獲取決定著專家系統(tǒng)的功能，是設(shè)計專家系統(tǒng)的“瓶頸”問題，因此，本文試圖研究一種基于擴展故障樹的知識獲取方法，以期對后續(xù)滑油系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計提供技術(shù)支持。

2 擴展故障樹的建立

擴展故障樹的特點是在傳統(tǒng)故障樹結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上附加了故障現(xiàn)象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等信息，即在擴展故障樹中包含了更多的專家知識。其中，擴展故障樹中的故障現(xiàn)象描述反映了一個事件或一種故障模式下系統(tǒng)表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象，這些現(xiàn)象是診斷專家系統(tǒng)進行推理的根據(jù)，構(gòu)成了知識庫中規(guī)則的前件；故障的檢測方式或方法是屬于故障模式判別的輔助描述部分，指出系統(tǒng)的檢測方法。

3 基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取

3.1 基于擴展故障樹德專家知識獲取流程

由擴展故障樹到專家系統(tǒng)診斷知識的獲取的具體步驟如下[4]：

（1）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計、運行原理圖、技術(shù)規(guī)范等描述某發(fā)動機潤滑油系統(tǒng)的技術(shù)資料和專家經(jīng)驗知識，選擇故障樹的頂事件，確定邊界條件，并由頂事件逐層展開建立滑油系統(tǒng)的故障樹。

（2）在故障樹中增加故障現(xiàn)象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等輔助信息，將其擴展為擴展故障樹。

3.2 知識規(guī)則的表述

本文利用產(chǎn)生式規(guī)則進行知識表示，并對產(chǎn)生式規(guī)則進行模糊化，從而形成模糊產(chǎn)生式規(guī)則表示法，這樣既充分考慮到診斷知識的模糊性、不確定性以及規(guī)則的強度，又符合人的思維，便于人機交換信息和規(guī)則的在線修改、擴充和刪減。其表示法一般寫為：

4 結(jié)論

針對基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統(tǒng)的專家診斷知識。在建立某滑油系統(tǒng)傳統(tǒng)故障樹的基礎(chǔ)上，通過附加故障現(xiàn)象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統(tǒng)的擴展故障樹，并與基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)結(jié)合，從擴展故障樹中構(gòu)建滑油系統(tǒng)的專家診斷知識，為后續(xù)滑油系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計提供了技術(shù)支持。

參考文獻

[1] 李國權(quán).航空發(fā)動機滑油系統(tǒng)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展[J].航空發(fā)動機，2011，37（6）：49-52.

[2] 侯勝利，王威，胡金海，等.基于遺傳編程的發(fā)動機滑油系統(tǒng)故障診斷[J].振動、測試與診斷，2008，28（4）：400-403.

[3] 嚴軍.基于故障樹分析法的航空活塞發(fā)動機故障診斷專家系統(tǒng)研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2010.

[4] 劉成瑞，張慶振，任章.基于擴展故障樹的運載火箭故障診斷專家系統(tǒng)[J].宇航學(xué)報，2008，29（6）：1936-1941.

[5] 范會來，閆英敏，楊鳳彪.擴展故障樹的非線性鏈表化故障診斷研究[J].自動化儀表，2013，34（5）：16-20.

[6] 劉福君，許啟興，王玉森，等.基于擴展故障樹的故障診斷系統(tǒng)[J].控制工程，2007，14（增刊）：111-115.

[7] Qian Yu， Xu Liang， Li Xiuxi，et al.LUBRES： an expert system development and implementation for real-time fault diagnosis of a lubricating oil refining process[J].Expert Systems with Applications，2008，35：1252-1266.

[8] Angeli，C.Online expert systems for fault diagnosis in technical processes[J].Expert Systems，2008，25（4）：115-132.endprint

摘 要：針對基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統(tǒng)的專家診斷知識。在建立某滑油系統(tǒng)傳統(tǒng)故障樹的基礎(chǔ)上，通過附加故障現(xiàn)象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統(tǒng)的擴展故障樹，并與基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)結(jié)合，試圖從擴展故障樹中構(gòu)建滑油系統(tǒng)的專家診斷知識。

關(guān)鍵詞：擴展故障樹 滑油系統(tǒng) 專家系統(tǒng) 故障診斷 知識

中圖分類號：TP182 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-00014-01

滑油系統(tǒng)是保障發(fā)動機正常工作的一個重要系統(tǒng)，其主要功能是保障發(fā)動機摩擦件的潤滑、散熱?；拖到y(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷是發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷的一個重要組成部分[1]。

故障樹分析作為滑油系統(tǒng)故障診斷中的一種有效方法，它把最不希望發(fā)生的事件作為故障樹的頂事件，底事件則是引發(fā)該頂事件故障的直接原因[2～3]。然而，簡單的故障描述對滑油系統(tǒng)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)進行故障診斷時是不夠的。為了滿足故障診斷和定位的需求，在建立故障樹時，往往在傳統(tǒng)故障樹結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上附加一些其他信息，如故障現(xiàn)象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議以及維修策略等，形成擴展故障樹。

1 基于知識規(guī)則的故障診斷專家系統(tǒng)

基于知識規(guī)則的專家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域，它是一種智能的計算機程序。這種計算機程序使用知識與推理過程，求解那些需要杰出人物的專家知識才能求解的高難度問題?；谥R的專家系統(tǒng)一般由知識庫、推理機、人機接口、知識獲取子系統(tǒng)、解釋子系統(tǒng)、全局數(shù)據(jù)庫組成。將基于知識的專家系統(tǒng)應(yīng)用于潤滑油系統(tǒng)故障診斷，其功能框架。它主要由七個功能模塊組成：監(jiān)控數(shù)據(jù)模塊，推理機，解釋系統(tǒng)，全局數(shù)據(jù)庫，知識規(guī)則庫，知識獲取與維護模塊以及圖形化用戶界面。其中，知識規(guī)則的獲取決定著專家系統(tǒng)的功能，是設(shè)計專家系統(tǒng)的“瓶頸”問題，因此，本文試圖研究一種基于擴展故障樹的知識獲取方法，以期對后續(xù)滑油系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計提供技術(shù)支持。

2 擴展故障樹的建立

擴展故障樹的特點是在傳統(tǒng)故障樹結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上附加了故障現(xiàn)象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等信息，即在擴展故障樹中包含了更多的專家知識。其中，擴展故障樹中的故障現(xiàn)象描述反映了一個事件或一種故障模式下系統(tǒng)表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象，這些現(xiàn)象是診斷專家系統(tǒng)進行推理的根據(jù)，構(gòu)成了知識庫中規(guī)則的前件；故障的檢測方式或方法是屬于故障模式判別的輔助描述部分，指出系統(tǒng)的檢測方法。

3 基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取

3.1 基于擴展故障樹德專家知識獲取流程

由擴展故障樹到專家系統(tǒng)診斷知識的獲取的具體步驟如下[4]：

（1）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計、運行原理圖、技術(shù)規(guī)范等描述某發(fā)動機潤滑油系統(tǒng)的技術(shù)資料和專家經(jīng)驗知識，選擇故障樹的頂事件，確定邊界條件，并由頂事件逐層展開建立滑油系統(tǒng)的故障樹。

（2）在故障樹中增加故障現(xiàn)象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等輔助信息，將其擴展為擴展故障樹。

3.2 知識規(guī)則的表述

本文利用產(chǎn)生式規(guī)則進行知識表示，并對產(chǎn)生式規(guī)則進行模糊化，從而形成模糊產(chǎn)生式規(guī)則表示法，這樣既充分考慮到診斷知識的模糊性、不確定性以及規(guī)則的強度，又符合人的思維，便于人機交換信息和規(guī)則的在線修改、擴充和刪減。其表示法一般寫為：

4 結(jié)論

針對基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統(tǒng)的專家診斷知識。在建立某滑油系統(tǒng)傳統(tǒng)故障樹的基礎(chǔ)上，通過附加故障現(xiàn)象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統(tǒng)的擴展故障樹，并與基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)結(jié)合，從擴展故障樹中構(gòu)建滑油系統(tǒng)的專家診斷知識，為后續(xù)滑油系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計提供了技術(shù)支持。

參考文獻

[1] 李國權(quán).航空發(fā)動機滑油系統(tǒng)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展[J].航空發(fā)動機，2011，37（6）：49-52.

[2] 侯勝利，王威，胡金海，等.基于遺傳編程的發(fā)動機滑油系統(tǒng)故障診斷[J].振動、測試與診斷，2008，28（4）：400-403.

[3] 嚴軍.基于故障樹分析法的航空活塞發(fā)動機故障診斷專家系統(tǒng)研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2010.

[4] 劉成瑞，張慶振，任章.基于擴展故障樹的運載火箭故障診斷專家系統(tǒng)[J].宇航學(xué)報，2008，29（6）：1936-1941.

[5] 范會來，閆英敏，楊鳳彪.擴展故障樹的非線性鏈表化故障診斷研究[J].自動化儀表，2013，34（5）：16-20.

[6] 劉福君，許啟興，王玉森，等.基于擴展故障樹的故障診斷系統(tǒng)[J].控制工程，2007，14（增刊）：111-115.

[7] Qian Yu， Xu Liang， Li Xiuxi，et al.LUBRES： an expert system development and implementation for real-time fault diagnosis of a lubricating oil refining process[J].Expert Systems with Applications，2008，35：1252-1266.

[8] Angeli，C.Online expert systems for fault diagnosis in technical processes[J].Expert Systems，2008，25（4）：115-132.endprint

摘 要：針對基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統(tǒng)的專家診斷知識。在建立某滑油系統(tǒng)傳統(tǒng)故障樹的基礎(chǔ)上，通過附加故障現(xiàn)象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統(tǒng)的擴展故障樹，并與基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)結(jié)合，試圖從擴展故障樹中構(gòu)建滑油系統(tǒng)的專家診斷知識。

關(guān)鍵詞：擴展故障樹 滑油系統(tǒng) 專家系統(tǒng) 故障診斷 知識

中圖分類號：TP182 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-00014-01

滑油系統(tǒng)是保障發(fā)動機正常工作的一個重要系統(tǒng)，其主要功能是保障發(fā)動機摩擦件的潤滑、散熱?；拖到y(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷是發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷的一個重要組成部分[1]。

故障樹分析作為滑油系統(tǒng)故障診斷中的一種有效方法，它把最不希望發(fā)生的事件作為故障樹的頂事件，底事件則是引發(fā)該頂事件故障的直接原因[2～3]。然而，簡單的故障描述對滑油系統(tǒng)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)進行故障診斷時是不夠的。為了滿足故障診斷和定位的需求，在建立故障樹時，往往在傳統(tǒng)故障樹結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上附加一些其他信息，如故障現(xiàn)象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議以及維修策略等，形成擴展故障樹。

1 基于知識規(guī)則的故障診斷專家系統(tǒng)

基于知識規(guī)則的專家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域，它是一種智能的計算機程序。這種計算機程序使用知識與推理過程，求解那些需要杰出人物的專家知識才能求解的高難度問題。基于知識的專家系統(tǒng)一般由知識庫、推理機、人機接口、知識獲取子系統(tǒng)、解釋子系統(tǒng)、全局數(shù)據(jù)庫組成。將基于知識的專家系統(tǒng)應(yīng)用于潤滑油系統(tǒng)故障診斷，其功能框架。它主要由七個功能模塊組成：監(jiān)控數(shù)據(jù)模塊，推理機，解釋系統(tǒng)，全局數(shù)據(jù)庫，知識規(guī)則庫，知識獲取與維護模塊以及圖形化用戶界面。其中，知識規(guī)則的獲取決定著專家系統(tǒng)的功能，是設(shè)計專家系統(tǒng)的“瓶頸”問題，因此，本文試圖研究一種基于擴展故障樹的知識獲取方法，以期對后續(xù)滑油系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計提供技術(shù)支持。

2 擴展故障樹的建立

擴展故障樹的特點是在傳統(tǒng)故障樹結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上附加了故障現(xiàn)象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等信息，即在擴展故障樹中包含了更多的專家知識。其中，擴展故障樹中的故障現(xiàn)象描述反映了一個事件或一種故障模式下系統(tǒng)表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象，這些現(xiàn)象是診斷專家系統(tǒng)進行推理的根據(jù)，構(gòu)成了知識庫中規(guī)則的前件；故障的檢測方式或方法是屬于故障模式判別的輔助描述部分，指出系統(tǒng)的檢測方法。

3 基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取

3.1 基于擴展故障樹德專家知識獲取流程

由擴展故障樹到專家系統(tǒng)診斷知識的獲取的具體步驟如下[4]：

（1）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計、運行原理圖、技術(shù)規(guī)范等描述某發(fā)動機潤滑油系統(tǒng)的技術(shù)資料和專家經(jīng)驗知識，選擇故障樹的頂事件，確定邊界條件，并由頂事件逐層展開建立滑油系統(tǒng)的故障樹。

（2）在故障樹中增加故障現(xiàn)象的描述、故障的檢測方式或方法、診斷建議和維修策略等輔助信息，將其擴展為擴展故障樹。

3.2 知識規(guī)則的表述

本文利用產(chǎn)生式規(guī)則進行知識表示，并對產(chǎn)生式規(guī)則進行模糊化，從而形成模糊產(chǎn)生式規(guī)則表示法，這樣既充分考慮到診斷知識的模糊性、不確定性以及規(guī)則的強度，又符合人的思維，便于人機交換信息和規(guī)則的在線修改、擴充和刪減。其表示法一般寫為：

4 結(jié)論

針對基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)中知識獲取的“瓶頸”問題，提出一種基于擴展故障樹的專家診斷知識獲取方法，并用于獲取某滑油系統(tǒng)的專家診斷知識。在建立某滑油系統(tǒng)傳統(tǒng)故障樹的基礎(chǔ)上，通過附加故障現(xiàn)象、故障檢測方法、診斷建議等信息，形成某滑油系統(tǒng)的擴展故障樹，并與基于規(guī)則的專家診斷系統(tǒng)結(jié)合，從擴展故障樹中構(gòu)建滑油系統(tǒng)的專家診斷知識，為后續(xù)滑油系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設(shè)計提供了技術(shù)支持。

參考文獻

[1] 李國權(quán).航空發(fā)動機滑油系統(tǒng)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展[J].航空發(fā)動機，2011，37（6）：49-52.

[2] 侯勝利，王威，胡金海，等.基于遺傳編程的發(fā)動機滑油系統(tǒng)故障診斷[J].振動、測試與診斷，2008，28（4）：400-403.

[3] 嚴軍.基于故障樹分析法的航空活塞發(fā)動機故障診斷專家系統(tǒng)研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2010.

[4] 劉成瑞，張慶振，任章.基于擴展故障樹的運載火箭故障診斷專家系統(tǒng)[J].宇航學(xué)報，2008，29（6）：1936-1941.

[5] 范會來，閆英敏，楊鳳彪.擴展故障樹的非線性鏈表化故障診斷研究[J].自動化儀表，2013，34（5）：16-20.

[6] 劉福君，許啟興，王玉森，等.基于擴展故障樹的故障診斷系統(tǒng)[J].控制工程，2007，14（增刊）：111-115.

[7] Qian Yu， Xu Liang， Li Xiuxi，et al.LUBRES： an expert system development and implementation for real-time fault diagnosis of a lubricating oil refining process[J].Expert Systems with Applications，2008，35：1252-1266.

[8] Angeli，C.Online expert systems for fault diagnosis in technical processes[J].Expert Systems，2008，25（4）：115-132.endprint