王磊+++劉慧博

摘 要：現(xiàn)代社會的發(fā)展促進了神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的應用，但是由于網(wǎng)絡系統(tǒng)本身存在較大復雜性，當出現(xiàn)運行問題或系統(tǒng)故障時，需要采取技術(shù)手段予以集中解決。針對神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)在應用中出現(xiàn)的故障問題，需要在原因分析的基礎上，檢查主要部件包括執(zhí)行器和傳感器的使用情況，采集故障數(shù)據(jù)，建立數(shù)學模型，利用遺傳算法等集中診斷分析神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的故障問題。文章在此基礎上，主要對神經(jīng)網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)內(nèi)容和要點進行研究與分析。

關鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)；故障診斷；技術(shù)分析

現(xiàn)代經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步促進了計算機技術(shù)的應用和進步，信息技術(shù)和網(wǎng)絡控制系統(tǒng)為工業(yè)生產(chǎn)和科學研究帶來巨大便利。現(xiàn)階段，神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)應用趨向于規(guī)?；?、集中化和專業(yè)化，網(wǎng)絡控制技術(shù)進步的同時，生產(chǎn)應用率提高，超負荷工作下，容易出現(xiàn)系統(tǒng)故障或癱瘓，造成企業(yè)經(jīng)濟損失，因而需要積極制定有效策略、運用先進技術(shù)和手段對神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障問題予以集中解決。[1]

1 神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)發(fā)展

1.1 智能化

神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，一般需要專業(yè)工程師對系統(tǒng)的故障信號進行檢測、搜集和分析，在了解系統(tǒng)故障的發(fā)生位置后即可分析研究故障原因。現(xiàn)代網(wǎng)絡信息技術(shù)和智能技術(shù)的廣泛應用提高了神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障的診斷速率。神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)等領域應用廣泛，關于系統(tǒng)故障的診斷技術(shù)也不斷提高，逐步向智能化和數(shù)字化發(fā)展。神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)在不同行業(yè)應用，但是產(chǎn)生的故障原因不同，采用的診斷方法也不同。一般系統(tǒng)在產(chǎn)生故障時會自動發(fā)出警報聲，可第一時間確定系統(tǒng)的故障位置，這種屬于系統(tǒng)故障智能定位。系統(tǒng)控制工作復雜，從應用企業(yè)的應用成本考慮，需要使用合理的神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，同時增加對神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障研究成本的投入。

1.2 靈活性

神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)產(chǎn)生故障大多是人工應用不當導致的，因而在故障診斷中由于人的主觀意識，導致系統(tǒng)故障診斷過于單一，且人工判別技術(shù)有限，具有較大隨機性和盲目性，對系統(tǒng)故障位置及成因分析判斷的準確度不夠，影響神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障修理。然而采取智能技術(shù)對神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障進行排查和定位具有較強靈活性，可以在假設的基礎上建立數(shù)學模型，以數(shù)據(jù)分析的形式對系統(tǒng)故障部分予以診斷。神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)研發(fā)和應用的復雜度不斷提高，不同類型控制系統(tǒng)產(chǎn)生的故障原因也越來越復雜，采用數(shù)學建模的方法獲取、分析故障系統(tǒng)數(shù)據(jù)，能夠增強神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障診斷的靈活性和針對性。[2]

2 神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)應用的內(nèi)容和要點

2.1 數(shù)據(jù)建模，隔離故障源

神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障后無法正常運行，系統(tǒng)某些功能也無法實現(xiàn)，最終導致系統(tǒng)癱瘓、影響工作。針對這種情況需要充分利用人工智能手段診斷系統(tǒng)故障原因，可以利用軟硬件監(jiān)控系統(tǒng)，在確定故障點后予以隔離，通過數(shù)據(jù)了解系統(tǒng)產(chǎn)生故障的人工原因和機能原因。技術(shù)人員一般需要根據(jù)系統(tǒng)工作參數(shù)輸出，利用數(shù)據(jù)建模，以數(shù)學表示形式將系統(tǒng)故障信息進行驗證和輸出，作為故障診斷評價的理論依據(jù)。對于神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障原因診斷后還要進行原因分類，檢測系統(tǒng)變量是否存在異常，若異常則啟動報警裝置，以此排除不合理故障原因。神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障發(fā)生需要在判斷出原因后根據(jù)信息源位置隔離故障部分，對于神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)不同的故障原因和故障程度均要進行量化評估，并采取有效措施解決故障問題。

2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法

神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)主要部分是執(zhí)行器和傳感器，執(zhí)行器和傳感器在運行中主要容易出現(xiàn)恒偏差、卡死和恒增益等不同類型的故障。因而在故障診斷中需要利用仿真建模的辦法，將仿真人設定為故障類型，并以此獲得系統(tǒng)變化信息。在神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障中一般會應用BP算法，但這種算法單獨使用效率不高，可結(jié)合遺傳算法，利用遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡的權(quán)值閾值，最后在系統(tǒng)故障歸一化處理后用作訓練數(shù)據(jù)。遺傳算法的主要特點是全局搜索能力強且運行高效、便捷。傳統(tǒng)的BP算法在受到遺傳算法數(shù)據(jù)優(yōu)化后，能夠提高神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)故障診斷的有效率，診斷數(shù)據(jù)誤差比對后可提高運算速率。[3]

2.3 殘差序列和模型解析

神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)動態(tài)模型建立能夠有效提高系統(tǒng)故障診斷與檢修準確率，一般是利用濾波器或觀測器重構(gòu)控制系統(tǒng)的參數(shù)或狀態(tài)，并形成殘差序列，對于殘差序列中所包含的故障信息可以采取必要手段進行信息增強，對模型中的非故障信息需要抑制，正常情況下統(tǒng)計分析殘差序列可直接檢測出系統(tǒng)故障發(fā)生的位置和原因。系統(tǒng)故障正常值與估計值的偏差分析是研究系統(tǒng)故障程度的關鍵，在參數(shù)估計中相對簡單實用的是最小二乘法，魯棒性較強，因而是參數(shù)估計的首選方法。系統(tǒng)運行狀態(tài)可由被控過程狀態(tài)反映，被控過程狀態(tài)在重構(gòu)中形成殘差數(shù)列，數(shù)列中也包含了不同的故障信息，利用模型統(tǒng)計檢驗出故障，最后用爾曼濾波器進行狀態(tài)估計。關于模型等價空間的診斷一般使用無閥值的方法，這種方法是在1984年由willsky和Chow提出，主要是對測量信息進行分類，得到一致的冗余數(shù)據(jù)子集后，估計系統(tǒng)狀態(tài)，并對不同的冗余數(shù)據(jù)進行識別，完成模型解析。

3 結(jié)束語

神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的應用廣泛，屬于人工智能研究領域的重要部分，要提高系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，就要在系統(tǒng)出現(xiàn)故障后采用科學的診斷方法，以建立數(shù)學模型的形式對系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)進行檢測和分析。神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)研究需要不斷深入，根據(jù)系統(tǒng)不同的故障類型采取針對性的解決辦法分析故障原因、定位故障源，并進行隔離排障。[4]

參考文獻

[1]徐巖，秦波.LM-BP神經(jīng)網(wǎng)絡的叉車液壓系統(tǒng)故障診斷技術(shù)研究[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2016（22）：90-91+93.

[2]祁濤，張彥斌，姚人前.神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在智能BIT故障診斷系統(tǒng)中的應用[J].火力與指揮控制，2016（06）：125-128.

[3]黃志強.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)開發(fā)港口設備故障診斷專家系統(tǒng)[J].軟件導刊，2012（02）：77-79.

[4]樊立萍，石月，高士宏.基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的感應電機控制系統(tǒng)的故障診斷[J].信息系統(tǒng)工程，2010（01）：26-28.

作者簡介：王磊（1987-），男，漢族，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，內(nèi)蒙古科技大學碩士研究生，從事運動控制方面的研究。

劉慧博（1972-），女，漢族，副教授，內(nèi)蒙古包頭市人，從事運動控制方面的研究。