徐堅+易競

【摘要】液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)是一種基于知識的系統(tǒng)，這里的知識包括專家的實踐經(jīng)驗以及診斷策略。專家系統(tǒng)一旦建立，系統(tǒng)自帶的專家經(jīng)驗和知識可以為相關技術人員、工程師提供重要的參考和依據(jù)，同時也有利于故障診斷經(jīng)驗和知識的傳承。

【關鍵詞】液壓系統(tǒng) 故障診斷 專家系統(tǒng)

1引言

液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)實質(zhì)上是一套應用軟件系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)故障具有復雜性、不確定性、相關性和延時性等特點，排除較為困難。所以在故障診斷和排除的過程中就需要大量的專家的實踐經(jīng)驗以及診斷策略。

2 液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)工作原理

故障診斷專家系統(tǒng)首先根據(jù)所獲得的液壓系統(tǒng)運行的相關信息對對象系統(tǒng)運行狀態(tài)進行鑒定，判斷是否正常，判定對象系統(tǒng)故障之后要確定故障部位和性質(zhì)；然后確定故障原因并預判故障發(fā)展趨勢；最后得出診斷結論并給出具體的維修建議：（1）利用專家豐富的經(jīng)驗和知識建立“知識庫”，這個過程需要建立專家系統(tǒng)與領域專家的“人機交互界面”，便于知識庫的更新與修改。（2）利用計算機語言和程序按照一定的推理算法建立“推理機”，“推理機”在利用“知識庫”中的知識通過“解釋程序”來決定知識的更新。（3）用戶通過“人機交互界面”與計算機進行對話，用戶回答系統(tǒng)提出的問題，專家系統(tǒng)根據(jù)問答過程獲得的信息進行推理并給出最終的診斷結論。

3 液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的特征

一個標準的專家系統(tǒng)應具備以下特征：具有專家水平的故障診斷知識；專家水平的求解能力；具有獲取知識的能力；知識與推理機構相互獨立。液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)除了具備上述專家系統(tǒng)的四個特征外，還應具備下列特征：（1）擴展性：專家系統(tǒng)的知識庫能夠擴充專家知識并且方便用戶在獲得新的知識后利于軟件進行擴展，便于用戶使用、操作和維護。（2）嚴謹性：專家系統(tǒng)在解決實際問題的過程中必須從系統(tǒng)調(diào)用和存儲這些知識，然后通過推理和判斷來解決實際問題。這就要求系統(tǒng)使用這些知識的過程必須是嚴謹?shù)模?）通用性：液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)實際上是一種應用軟件，面對的是使用液壓系統(tǒng)的設備即主機，這就要求專家系統(tǒng)開發(fā)過程中要貼合主機，符合主要要求。

4 液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)設計思路

系統(tǒng)總體設計思路如下：（1）邀請液壓領域的專家提供知識。（2）利用故障樹分析法、框架法和產(chǎn)生式規(guī)則建立專家系統(tǒng)知識庫，并邀請專家對故障樹的中間事件和底層事件打分。（3）利用層次分析法建立專家系統(tǒng)推理機，通過數(shù)學計算對故障產(chǎn)生概率進行計算以判斷故障原因，并使之具備解釋功能。（4）專家系統(tǒng)的人機交互界面采用目前應用最廣泛的菜單式系統(tǒng)，達到方便用戶使用、操作、維護的目的。（5）專家系統(tǒng)的開發(fā)平臺選擇時下流行的PHP 5，數(shù)據(jù)庫選擇采用Mysql 5.5，以便于實現(xiàn)專家系統(tǒng)的開發(fā)和知識管理。

5 CK6140數(shù)控車床液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)結構設計

系統(tǒng)總體結構圖如圖1所示。系統(tǒng)主要由人機交互界面、推理機、知識庫等模塊組成，其中核心部分為知識庫和推理機。

根據(jù)設計思路，繪制出專家系統(tǒng)框圖。

（1）人機交互界面。人機交互界面采用目前應用最廣泛的菜單式系統(tǒng)。本系統(tǒng)人機交互界面主要由人機診斷界面和知識管理界面兩個界面構成，要求實現(xiàn)兩個主要功能：用戶能利用界面很快的進入系統(tǒng)并進行與故障相關的查詢和診斷；用戶能夠非常方便的對專家系統(tǒng)的知識庫進行修改，達到系統(tǒng)及時更新和完善的目的。

（2）知識管理系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)故障的原因相對復雜，一個故障現(xiàn)象可能對應一種、幾種甚至多種原因，同時，一種故障原因故障邏輯不同也可能產(chǎn)生不同的故障現(xiàn)象。因此，在分析系統(tǒng)故障原因和故障現(xiàn)象，知識管理系統(tǒng)應該具備添加和刪除知識的功能，以此來避免系統(tǒng)重復判斷的情況出現(xiàn)，提高診斷的準確性和診斷效率。

（3）開發(fā)平臺的選擇

開發(fā)平臺選擇時下流行的PHP 5，原因如下：①PHP（ Hypertext Preprocessor）是一種在服務器端執(zhí)行的嵌入HTML文檔的腳本語言，可以更為快速地執(zhí)行動態(tài)網(wǎng)頁，而且?guī)缀踔С炙辛餍械臄?shù)據(jù)庫以及操作系統(tǒng)。②PHP作為編程工具，其本身免費且是開源代碼，且運行在服務器端的腳本，可以運行在UNIX、LINUX、WINDOWS環(huán)境下。③PHP程序開發(fā)快、運行快、技術本身學習快，由于其可以被嵌入HTML語言，它相對于其他語言編輯更為簡單，實用性更強，更適合初學者。

數(shù)據(jù)庫選擇采用Mysql 5.5，原因如下：①Mysql作為一款較為成熟的數(shù)據(jù)庫軟件，尤其是開放源碼，能夠和PHP實現(xiàn)完美對接，不存在兼容性問題。②Mysql作為一款中小型關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個大倉庫內(nèi)，增加的速度并提高了靈活性。

（4）解釋機制。解釋機制將采用預制文本的方法。即預先根據(jù)數(shù)控車床液壓系統(tǒng)可能的故障（即常見故障）進行分類，將故障產(chǎn)生的原因、解決方法以文本的形式存入系統(tǒng)。當液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，用戶將液壓系統(tǒng)運行狀態(tài)的相關信息輸入專家系統(tǒng)，專家系統(tǒng)根據(jù)知識庫中知識和預先設定好的推理機進行推理，得出結論的同時從數(shù)據(jù)庫的預制文本中調(diào)出與結論相對應的解釋內(nèi)容回答用戶問題。

6 結論

本文通過CK6140數(shù)控車床液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設計過程，介紹了專家系統(tǒng)的特點，對實際生產(chǎn)具有一定的指導意義。

基金項目：湖南省教育廳科學研究項目（12C1117）。